מאת פֶּסַח בֶּנְסוֹן • 24 במרץ 2026
ירושלים, 24 במרץ 2026 (TPS-IL) – צוות מדענים ישראלים ויפנים יצר מתג גרפן הדורש כמעט אפס אנרגיה, גילוי שעשוי לחולל מהפכה במחשוב, לאפשר מכשירים בעלי צריכת אנרגיה נמוכה במיוחד, ולקרב טכנולוגיות עתידניות כמו מעבדים נוירומורפיים, דמויי-מוח, למציאות, כך הודיעה אוניברסיטת תל אביב ביום שלישי.
המחקר, שכלל חוקרים מהמכון הלאומי למדע החומרים בטסוקובה, יפן, התמקד בגרפן, שכבה בודדת של אטומי פחמן הידועה כבר בחוזקה, דקיקותה ומוליכותה יוצאות הדופן. עם זאת, תכונותיו יכולות להשתנות באופן דרמטי בהתאם לאופן שבו שכבות גרפן מרובות מוערמות. עד כה, שינוי סידור ההערמה דרש אנרגיה רבה והיה מורכב מדי לשימוש מעשי.
המחקר החדש מתגבר על בעיה זו. הצוות – בראשות ד"ר נרמאל רוי וד"ר פנגואה יינג, תחת פיקוחו של פרופ' משה בן-שלום מבית הספר לפיזיקה ואסטרונומיה באוניברסיטת תל אביב – יצר "איים" זעירים של גרפן, ברוחב עשרות ננומטרים בלבד, שבהם השכבות נשארות במגע ישיר בעוד האזורים הסובבים מופרדים על ידי שכבה כמעט חסרת חיכוך. עיצוב זה מאפשר לשכבת גרפן אחת להחליק על גבי אחרת כדי לשנות את סידור ההערמה תוך שימוש כמעט באפס אנרגיה. במקרים רבים, ברגע שהשינוי מתחיל, הוא ממשיך מעצמו ללא כל קלט נוסף.
"זהו פריצת דרך בעלת פוטנציאל לשנות את האופן שבו רכיבים אלקטרוניים מעוצבים בקנה מידה ננומטרי," אמר בן-שלום. "במקום לשבור ולבנות מחדש קשרים כימיים, אנו פשוט מחליקים שכבות אטומיות זו על גבי זו – תהליך טבעי שהוא מהיר ויעיל הרבה יותר."
הצוות גילה גם שניתן לקשר בין איים שכנים כך ששינוי באחד יעורר שינויים באחרים. סוג זה של "תקשורת" מכנית בין אזורים דומה לאופן שבו נוירונים מתקשרים במוח, מה שיכול לאפשר פיתוח מחשבים המחקים את תפקוד המוח, הידוע כמחשוב נוירומורפי.
מחשוב נוירומורפי הוא סוג חדש של עיצוב מחשבים הפועל באופן דומה יותר למוח האנושי מאשר מחשב מסורתי. במקום לעבד משימות צעד אחר צעד, הוא משתמש ברשתות של "נוירונים" מלאכותיים שיכולים לעבוד במקביל, להסתגל למידע חדש וללמוד מניסיון. זה הופך אותו ליעיל יותר מבחינת אנרגיה ומהיר יותר למשימות כמו זיהוי תמונות, הבנת דיבור או שליטה ברובוטים.
רוי הסביר: "היכולת לעצב אינטראקציות בין אזורים שונים בתוך חומר פותחת אפשרויות חדשות, לא רק עבור אלקטרוניקה מתקדמת אלא גם עבור מערכות מחשוב בהשראת המוח. אנו מתקרבים להפיכת תופעות פיזיקליות שהיו פעם תיאורטיות בלבד לטכנולוגיה עובדת."
ההשלכות משמעותיות. "שיטה זו עשויה לאפשר יצירת מערכות אלקטרוניות חכמות בקנה מידה ננומטרי – מערכות הצורכות פחות אנרגיה, מייצרות פחות חום, ויכולות לבצע פעולות מורכבות בדרכים שנראו עד כה תיאורטיות בלבד," הסביר בן-שלום.
מעבר למחשוב, מתג הגרפן יכול לשמש בחיישנים מיניאטוריים ובמכשירים ננו-חכמים. חיישנים זעירים ובעלי צריכת אנרגיה נמוכה יוכלו לנטר סביבות, מצבים רפואיים או מכשירים לבישים לפרקי זמן ארוכים מבלי לרוקן אנרגיה. מנגנון השכבות המחליקות מייצר חום מינימלי, מה שהופך אותו לאידיאלי עבור אלקטרוניקה מהירה ומערכות קומפקטיות שבהן התחממות יתר מהווה דאגה. בטווח הארוך יותר, גישה זו עשויה לאפשר רובוטים מיקרו-אוטונומיים, שתלים רפואיים ומכשירים חכמים ננו-סקאלה המבצעים משימות מורכבות.
המחקר פורסם בכתב העת המוערך Nature Nanotechnology.
נושאים קשורים
