אוסטרליה משתמשת בננו-חלקיקים כדי לעצב מקור אור חדש שעוזר לשפר את איכות השבבים והתפוקה

קבוצה של פיזיקאים מהאוניברסיטה הלאומית של אוסטרליה (ANU) ומאוניברסיטת אדלייד הודיעה לאחרונה כי על ידי פיתוח מקור אור חדש באמצעות ננו-חלקיקים, הם הצליחו לצפות בעולם של עצמים קטנים במיוחד הקטנים אלפי מונים משערת אדם, אשר מבטיחה להוביל להתקדמות משמעותית ברפואה ובטכנולוגיות אחרות.
למחקר עשויה להיות השפעה גדולה על מדע הרפואה על ידי מתן פתרון חסכוני לניתוח עצמים זעירים שבעבר לא ניתן היה אפילו "לראות" במיקרוסקופ, והעבודה יכולה גם להועיל לתעשיית המוליכים למחצה על ידי שיפור בקרת האיכות בשבב מחשב ייצור.
הטכניקה של האוניברסיטה הלאומית של אוסטרליה משתמשת בננו-חלקיקים שתוכננו בקפידה כדי להגביר את תדירות האור הנראה במצלמות ובטכניקות אחרות בפקטור של שבע. "אין גבול" עד כמה ניתן להגדיל את תדירות האור, אמרו החוקרים. ככל שהתדר גבוה יותר, כך האובייקט שאנו רואים עם מקור האור קטן יותר.
הטכנולוגיה, שדורשת ננו-חלקיק אחד בלבד כדי לעבוד, יכולה להיות מיושמת על מיקרוסקופים כדי לעזור למדענים להגדיל את עולם העצמים הזעירים במיוחד ברזולוציה פי 10 מזו של מיקרוסקופים מסורתיים. זה יאפשר לחוקרים לחקור אובייקטים שאחרת היו קטנים מכדי לראות אותם, כמו המבנה הפנימי של תאים ווירוסים בודדים. והיכולת לנתח חפצים זעירים כאלה יכולה לעזור למדענים להבין ולהילחם טוב יותר במחלות ובמצבים בריאותיים מסוימים.
"מיקרוסקופים מסורתיים יכולים לחקור רק עצמים הגדולים מ-10 מיליוניות המטר. עם זאת, קיים צורך הולך וגובר במגוון תחומים, כולל בתחום הרפואי, להיות מסוגלים לנתח עצמים קטנים בגודל של מיליארדית המטר". אמרה המחברת הראשית ד"ר אנסטסיה זלוגינה מבית הספר לחקר פיזיקה באוניברסיטה הלאומית של אוסטרליה ובאוניברסיטת אדלייד, "והטכנולוגיה שלנו יכולה לעזור לעמוד בביקוש הזה".
הננוטכנולוגיה שפותחה באוניברסיטה הלאומית של אוסטרליה יכולה לעזור ליצור דור חדש של מיקרוסקופים שיוכלו לייצר תמונות מפורטות יותר, אמרו החוקרים.
"מדענים שרוצים ליצור תמונות מוגדלות מאוד של עצם קטן מאוד בקנה מידה ננומטרי אינם יכולים להשתמש במיקרוסקופ אופטי מסורתי. במקום זאת, עליהם להסתמך על טכניקות מיקרוסקופיה ברזולוציה על או להשתמש במיקרוסקופ אלקטרונים כדי לחקור את העצמים הזעירים הללו", ציין ד"ר זלוגינה, " אבל הטכניקה הזו איטית והטכנולוגיה מאוד יקרה, ועולה בדרך כלל יותר ממיליון דולר. חסרון נוסף של מיקרוסקופ אלקטרונים הוא שהיא עלולה להזיק לדגימות העדינות המנותחות, בעוד שמיקרוסקופיה אופטית מקלה על בעיה זו".
בעוד שהעיניים שלנו אינן יכולות לזהות אור אינפרא אדום ואולטרה סגול, אנו יכולים "לראות" אותם באמצעות מצלמות וטכנולוגיות אחרות. מחבר שותף ד"ר סרגיי קרוק, גם הוא מהאוניברסיטה הלאומית של אוסטרליה, אמר כי החוקרים היו מעוניינים להשיג אור בתדר גבוה מאוד, הידוע גם בשם "אולטרה סגול קיצוני". אנו יכולים לראות דברים קטנים יותר באור סגול מאשר באור אדום. ועם מקור אור אולטרה סגול קיצוני, אנו יכולים לראות הרבה יותר ממה שאנו יכולים לראות במיקרוסקופ רגיל כיום.
ד"ר סרגיי קרוק אמר שהטכנולוגיה מהאוניברסיטה הלאומית של אוסטרליה יכולה לשמש גם בתעשיית המוליכים למחצה כאמצעי בקרת איכות כדי להבטיח תהליך ייצור יעיל. "שבבי מחשב מורכבים מרכיבים זעירים מאוד עם גדלי תכונה של כמעט מיליארדית המטר. במהלך ייצור השבבים, זה יהיה מועיל ליצרנים להשתמש במקור זעיר של אור אולטרה סגול קיצוני כדי לנטר את התהליך בזמן אמת, כך שכל בעיה יכולה להיות לאבחן מוקדם".
בדרך זו, יצרנים יכולים לחסוך משאבים וזמן בייצור שבבים נחותים, ובכך להגדיל את התשואה של ייצור שבבים. ההערכה היא שכל עלייה של 1 אחוז בתפוקת ייצור שבבי המחשב עשויה לחסוך 2 מיליארד דולר.
"תעשיית האופטיקה והפוטוניקה המשגשגת של אוסטרליה, המיוצגת על ידי כמעט 500 חברות עם פעילות כלכלית של כ-4.3 מיליארד דולר, מעמידה את מערכת ההיי-טק שלנו בעמדה טובה לאמץ מקורות אור חדשים כדי לגשת לשווקים גלובליים חדשים עבור תעשיית ננוטכנולוגיה ומחקר." ציין ד"ר סרגיי קרוק.