Archive

Archive for פברואר, 2013

אז מה עושים שם באוניברסיטה? פרק 15: קצת כמו למשש אטומים, על מיקרוסקופית מנהור אלקטרונים

נפגשתי עם דניאל רוזנבלט כדי לשאול אותו מה עושים שם באוניברסיטה.

דניאל השלים תואר שני בפיזיקה באוניברסיטת תל-אביב, וכיום הוא בעיצומה של עבודת הדוקטורט במכון מקס-פלנק לחקר המצב המוצק בשטוטגרט, גרמניה. הוא עובד במעבדתו של פרופ' קלאוס קרן (Kern), ועיקר עניינו הוא מיקרוסקופית מינהור אלקטרונים. בזמנו הפנוי עוסק דניאל בטיפוס ספורטיבי על קירות ובהחלקה על רולר-בליידס.

דניאל, אז מה אתם עושים שם?

המעבדה עוסקת בתחום רחב של נושאי מחקר בתחום ננוטכנולוגיה, פיזיקה, כימיה ומדע החומרים. המומחיות הגדולה של המעבדה היא במיקרוסקופיית מנהור אלקטרונים (scanning tunneling microscopy, STM) ופיתוחים שונים שלה.

מהי מיקרוסקופיית מינהור אלקטרונים?

כאשר אנחנו חושבים על מיקרוסקופיה אנחנו בדרך כלל חושבים על פוטונים (אור) או אלקטרונים שפוגעים בדגם, מתפזרים ואז נאספים ליצירת תמונת הדמיה. העיקרון של מיקרוסקופיית המנהור שונה בתכלית. במקום לשגר חלקיקים מרחוק, נעשה שימוש במחט מתכתית דקה מאוד כדי לסרוק את פני הדגם, קצת כמו עיוור הקורא כתב ברייל (ראו תמונה 1). הרוחב של קצה המחט הוא כמה עשרות ננומטרים, כלומר קטן פי אלף מקוטר שערה. במהלך הסריקה המחט נמצאת קרוב מאוד לפני הדגם, ועוקבת אחרי תוואי השטח.

ה-STM פותח לראשונה בתחילת שנות השמונים במעבדות IBM בציריך. הפיתוח זיכה את הממציאים, ביניג ורורר (Binnig, Rohrer) בפרס הנובל בפיזיקה ב-1986.

Scanning Tunneling Microscope schematic
תמונה 1: איור סכמטי של מערכת ה-STM. המקור לתמונה: ויקיפדיה, לשם הועלתה על ידי המשתמש: Michael Schmid.

איך עובד ה-STM?

ראשית יש לסגור מעגל חשמלי בין המחט לדגם (ראו תמונה 1), ולחבר את המחט למכשיר שישלוט על מרחקה מהדגם ברמת דיוק גבוהה מאוד. המחט לא נוגעת בדגם ולכן אלקטרונים לא יכולים לעבור ביניהם בהולכה חשמלית רגילה למרות הפעלת מתח חשמלי. עם זאת, המחט כל כך קרובה שאלקטרונים יכולים לעבור בתהליך שנקרא מנהור.

מהו מנהור?

בעולם של הפיזיקה הקלאסית גוף הנתקל במכשול, כמו למשל כדור המתגלגל אל עבר גבעה תלולה, יעבור אותו רק אם יש לו מספיק אנרגיה, ובמקרה של הכדור מהירות. בעולם הקוונטי, עקב תכונות גליות, יש לאלקטרון סיכוי קטן להתגבר על מכשול ולהופיע בצידו השני גם אם אין לו את כמות האנרגיה הדרושה לכך (ראו תמונה 2). ככל שהמכשול דק יותר, כך ההסתברות גבוהה יותר. ההסתברות למנהור של אלקטרון בודד מהדגם למחט היא קטנה מאוד, אך מספר האלקטרונים גדול מאוד, כך שבהינתן שהמחט קרובה מספיק למשטח, מספיק אלקטרונים יעברו כך שנוכל למדוד זרם מנהור. זרם המנהור חלש מאוד ולכן יש צורך להגביר את האות פי מיליארד כדי שיהיה אפשר להזין אותו למחשב ולעבוד איתו.

Tunneling
איור 2: מנהור. משמאל, גל אדום הפוגש מכשול. עקב תנאי רציפות של השדה החשמלי, בתוך המכשול הגל הכחול דועך חזק. מימין, חלק מהגל עבר בעוצמה חלשה. המקור לתמונה: ויקיפדיה, לשם הועלתה על ידי המשתמש Felix Kling.

רכיב חשוב נוסף במערכת ה-STM הוא לולאת המשוב (פידבק) שתפקידה הוא לשמור על המחט בגובה קבוע מעל פני הדגם.

כיצד יודע מעגל השליטה מה המרחק בין המחט לפני השטח?

עוצמת זרם המנהור תלויה באופן חזק במרחק בין המחט לפני השטח ולכן הזרם הוא מדד רגיש למרחק. לולאת המשוב שולטת בגובה של המחט. אות הכניסה שלה הוא זרם המנהור, ותפקידה הוא לשמור על הזרם ברמה קבועה.

אז מהו אות היציאה של המכשיר? מה בעצם מודדים?

הגובה של המחט נשלט על ידי גביש פיזואלקטרי (ראו תמונה 1). גבישים אלה מייצרים מתח חשמלי בתגובה ללחץ מכני ולהפך, משנים את אורכם בתגובה להפעלת מתח חשמלי. אם המחט מחוברת לגביש כזה (piezoelectric actuator), ניתן לשלוט על גובהה בדיוק רב על ידי הפעלה מבוקרת של מתח חשמלי. המתח שמופעל על הגביש הפיזואלקטרי לשם שמירה על זרם קבוע הוא אות היציאה, כלומר האות שממנו מסיקים את הגובה של פני השטח.

מה בעצם רואה ה-STM?

זרם המנהור תלוי במתח החשמלי, במרחק המחט מהמשטח ובגודל הנקרא 'צפיפות המצבים' שקשור לצפיפות האלקטרונים במקום ובאנרגיה מסוימים. מכיוון שאנחנו שומרים על המתח קבוע, המכשיר ממפה את 'צפיפות המצבים' בכל נקודה. אם לדוגמא עוברים במהלך המדידה מסריקה באזור של מתכת אחת לאזור של מתכת אחרת, עוצמת האות תשתנה ובתמונה האזור יראה בגובה שונה מכיוון שצפיפות המצבים שונה.

היתרון הגדול ביותר של ה-STM הוא הרזולוציה המרחבית שלו שהיא מסדר גודל של אטום בודד (ראו תמונה 3). מכיוון שזרם המנהור דועך אקספוננציאלית עם המרחק, עיקר התרומה נובעת ממעבר אלקטרונים בין האטום בקצה המחט לאטום שמתחתיו. רזולוציה זאת מאפשרת לחקור למשל תכונות של מולקולה בודדת כלשהי על משטח של מתכת.

Atomic_resolution_Au100
תמונה 3: משטח זהב כפי שנסרק על ידי STM. העיגולים התמונה הם אטומים! המקור לתמונה: ויקיפדיה.

למיטב ידיעתי, ניתן לרכוש מכשירי STM מסחריים. למה אתם בונים אותם?

אנחנו בונים מכשירים בעלי תכונות מיוחדות או שילובים של תכונות קיימות שאינם מוצעים בשוק. דוגמא טובה לכך הוא למשל הפרויקט שאני עובד עליו. אני בונה מכשיר STM שביכולתו גם לחקור מולקולות מגנטיות. הטכניקה נקראת spin polarized STM ובה סורקים עם טיפ שיש לו בקצה חומר מגנטי.

מה מטרת הפרויקט מעבר לבניית המכשיר?

השאיפה בתעשיית רכיבי הזיכרון היא להקטין ככל שניתן את גודלו הפיזי של ביט. ביט מגנטי מורכב מחומר מגנטי שמחולק למתחמים מבודדים מגנטית. מועמדת טובה ליצירת ביט בודד מסדר גודל אטומי היא מולקולה המכילה ליבה מגנטית ומעטפת אורגנית המבודדת אותה משכנותיה. טכנולוגיה זאת אמנם עדיין בחיתוליה ויש בה בעיות רבות שלהן עדיין לא נמצא פתרון. אך מכיוון שמגוון המולקולות האורגניות שאפשר לייצר אינסופי, אנחנו מקווים שימצא שילוב של מולקולה, משטח ומגעים חשמליים שיעבדו היטב יחדיו בטמפרטורת החדר.

ה-STM  הוא מכשיר אידיאלי לחקור את התכונות של מולקולות על משטחים. מחד, ניתן לבחון את ההשפעה של המשטח על צורתה של מולקולה בודדת ועל סידור האלקטרונים בה. מאידך, ניתן לבדוק כיצד מסתדרות המולקולות על המשטח כאשר הן בצפיפות גבוהה. את יציבותן של התכונות המגנטיות ניתן כאמור לבחון בעזרת ה-spin polarized STM.

המחקר שלנו מתמקד במולקולות שטוחות, שאפשר לזהות בקלות בתמונה טופוגרפית, בעלות אטום מתכתי במרכז ותוספות שונות מחוץ לטבעת האורגנית. אנחנו מעוניינים לגלות אילו סוגי תוספות שומרים על התכונות המגנטיות של האטום המרכזי גם בטמפרטורות גבוהות, ואיך אפשר לשלוט בעזרתן על הסידור הספונטני של מולקולות המפוזרות על משטח מתכתי.

לסיכום, מה משך אותך לפרויקט הזה?

אחד הדברים העיקריים שמשכו אותי הוא האתגר לתכנן ולבנות את המכשיר מאפס. הפרויקט הוא רב-תחומי ומשלב עבודה על בחירת חומרים לטמפרטורות נמוכות וואקום גבוה, תכנון מערכת משאבות, אמצעי קירור ושיכוך זעזועים, חיווט לתדרים גבוהים וניתוח מידע ממוחשב. זה מה שהופך עבורי את האתגר לכיף גדול!

——————————————————————

אני אשמח להפגש ולשוחח עם כל תלמיד מחקר (אולי אתם?) שמוכן להשתתף ולספר לי קצת על מה הוא עושה (והכול במחיר של שיחה לא יותר מידי ארוכה). תוכלו ליצור איתי קשר דרך טופס יצירת קשר.

זה הזמן לספר לכולם מה אתם עושים, אולי הפעם הם גם יבינו :-)

למה יש אנשים שחושבים שהם מכונות? על קבלת החלטות בעולם המיקרוסקופי

פתח דבר

בגישה הרדוקציוניסטית מקובל לחשוב על גוף האדם כעל מכונה ביולוגית, אמנם מורכבת מעין כמוה, אך פועלת לפי חוקים דטרמיניסטיים. מכונה זאת בנויה מאיברים בעלי תפקידים שונים המרכיבים יחדיו את השלם. האיברים עצמם מורכבים מסוגים שונים ומגוונים של תאים. כל תא מותאם בצורתו לתפקיד מסוים אותו הוא ממלא ברקמה לה הוא שייך. החזיקו חזק, עוד לא סיימנו. גם התאים הם מכונות מתוחכמות ומורכבות, הבנויות מופעלות ומתוחזקות על ידי חלבונים, אותן מולקולות שמורכבות מתוך סט ההוראות שבקוד הגנטי, הוא ה-DNA.

היכן נמצא ה-'אני' בכל המכונה הזאת? הרי כולנו מרגישים שיש שם 'אני' איפשהו בפנים, במיוחד כאשר אנחנו מקבלים החלטות. גלידת שוקולד או גלידת וניל? וניל, ברור, כי…כי זה יותר טעים. יכולתי לבחור שוקולד, אבל בחרתי וניל, משמע אני קיים!

אין בכוונתי לדון ברשימה זאת בבעיית גוף-נפש עתיקת היומין, אלא להאיר פינה אחת מעניינת בגישה הרדוקציוניסטית בעזרת דוגמה מדעית, כאשר הנושא הוא קבלת החלטות בעולם המיקרוסקופי.

רובוטים אימתניים

תמונה 1: רובוטים אימתניים ללא שום קשר לרשימה, למטרת אתנחתא קומית בלבד. המקור לתמונה: ויקיפדיה, לשם הועלתה על ידי המשתמש AlejandroLinaresGarcia.

קבלת החלטות

כיצד מתקבלת החלטה על ידי מכונה, למשל מחשב? כיצד מחליט מחשב השולט במכונית אם לנסוע או לעצור כאשר המכונית מתקרבת אל רמזור? ראשית, המחשב יצטרך לקבל כקלט את מצב הרמזור: אדום או ירוק. מכיוון שהמחשב "חושב" בשפה בינארית, הקלט יכול להיות: מתח חשמלי גבוה ('1') עבור ירוק ומתח חשמלי נמוך ('0') עבור אדום. עבור קלט '1' המחשב יחליט לנסוע ועבור '0' לעצור.

דוגמא נוספת היא מחשב שצריך להחליט האם מאכל הוא כשר מטעמי הפרדה בין בשר לחלב. הקלט הוא התשובות לשאלות: "מכיל בשר?" ו-"מכיל חלב?", כאשר '1' לתשובה חיובית ו-'0' לתשובה שלילית. כדי להגיע להחלטה המחשב יצטרך להשתמש בפעולה הלוגית NAND בין שני הקלטים אשר תניב '1', כלומר כשר, רק במקרים שהמאכל מכיל רק בשר, רק חלב או אף אחד מהם. על ידי חזרות על הפעולה הלוגית הבסיסית הזאת בסידור מתאים ניתן לגרום למחשב להגיע להחלטות מורכבות לאין ערוך, כפי שהוא עושה בכל רגע נתון בו הוא עובד.

כיצד מתקבלת החלטה בעולם הביולוגי, למשל על ידי עכבר? כמובן שאינני יודע את התשובה. וגם אילו ידעתי, מספר הקלטים והפלטים שקיימים בעכבר הוא גדול מדי והמנגנונים מסובכים מדי. אך מה אם נבחר בצורת חיים פשוטה יותר ובהחלטה מסוג מסוים?

הוירוס כמשל

הוירוס הוא צורת החיים הפשוטה ביותר שקיימת. למען הדיוק, השאלה האם וירוס הוא צורת חיים עדיין פתוחה, אך בחירה בצורת חיים מורכבת יותר כגון תא לא תשנה את אופי הדיון. בפשטות, הוירוס הוא מידע גנטי (למשל DNA) הנמצא בתוך מיכל עשוי חלבונים. לוירוס אין מנגנונים להפקה ושימוש באנרגיה ואינו יכול לשכפל את עצמו (מכאן הויכוח האם הוא צורת חיים) אך הוא יכול לרתום את יכולתם של תאים לשם כך.

מר-למד

איור 2: האנטומיה של מר-למד.

אחד הוירוסים הידועים נקרא 'בקטריופאג למבדא' או בשמו המלא 'Enterobacteria phage lambda'. לשם פשטות אכנה אותו בשם החיבה מר-למד (ראו איור 2). כאשר מר-למד נתקל בחיידק אי-קולי (Escherichia coli), הוא מזריק לתוכו את החומר הגנטי שלו. בחלק מן המקרים מנוצל מפעל הייצור בתוך התא לבניית מספר רב של יחידות מר-למד ולאחר כ-45 דקות מגיחים מן התא אל העולם (בדומה לנוסע השמיני) כ-100 מר-למד חדשים. לעומת זאת, ישנם מקרים בהם הדנ"א של מר-למד (הפולש) משתלב אל תוך הדנ"א של החיידק ו"נרדם". החיידק ממשיך בשגרת חייו, מתרבה ובכך משכפל את הדנ"א הפולש. אך אם התא בסכנה, מר-למד (או מה שנשאר ממנו) מתעורר ועובר למצב הפעולה הראשון שתואר המוביל ליצירת מר-למד חדשים ומות התא (ראו איור 3). לכאורה התקבלה החלטה על ידי מר-למד שמתאימה יותר לתנאי הסביבה שנוצרו. כיצד מתקבלת ההחלטה על ידי מר-למד?

שגרת חייו של מר-למד
איור 3: דיאגרמת בלוקים המתארת את שגרת חייו של מר-למד.

ה-DNA הוא בעצם סוג של קוד או הוראות הכנה ליצירת חלבונים. כאשר ה-DNA של מר-למד מצטרף ל-DNA של התא הוא גורם למפעל לייצר חלבון אשר משפיע על פעילות התא בשתי צורות. אחת היא דיכוי של יצירת יחידות מר-למד והשני עידוד של יצירת החלבון המדכא עצמו, וזהו המצב היציב. יציבות זאת נשמרת עד שהתא המארח בסכנה וה-DNA שלו נפגע. אירוע כזה גורם לפירוק מואץ של החלבון המדכא (דרך תהליכים מורכבים אחרים הקשורים לפגיעה ב-DNA) שגורר אחריו הן ירידה בייצור של אותו החלבון המדכא והן ירידה בדיכוי עצמו. כתוצאה תתרחש עלייה דרמטית ביצור של יחידות מר-למד עד לסוף המר.

נמשל?

החלטות תוך-תאיות הן סט של ריאקציות ביוכימיות שבמובנים מסוימים מזכירות החלטות של מחשב, כאשר הקלט והפלט הם ריכוזים של חלבונים בתא. אמנם ההחלטה המתוארת כאן היא כמובן לא ההחלטה המודעת אליה אנו מתכוונים בדרך כלל, אך עדיין מפתה להישאב לאנלוגית המחשב.

בדרך כלל, קשה לנו מאוד לתפוס או להבין את התוצאה של סדרת תהליכים במורכבות גבוהה, למשל התפתחות מינים עקב תהליך אבולוציה ארוך. האם החלטה של אורגניזם, (לדוגמא עכבר) היא סט עצום ומורכב של החלטות ביוכימיות דומות למה שמתואר כאן או שמא "ההחלטה המודעת" היא משהו מעבר למכאניזם הדטרמיניסטי?

———————————————————————————-

– בכתיבה נעזרתי בספר

"A genetic switch" by Mark Ptashne

– הרשימה פורסמה במקור באתר שפינוזה זצ"ל לפני שנתיים-שלוש. אני מפרסם אותה כאן שוב לאחר עריכה.

אפילו יותר מגניב משני גביעי אשל וחוט! – על גלריית לחישות

הקדמה

על גבעת לודגייט במרכז הסיטי של לונדון נמצאת קתדרלת סנט פול (ראו תמונה 1), שהיא מקום מושבו של הבישוף של לונדון. בנייתה הסתיימה בשנת 1708, והיא מתנשאת לגובה 108 מטרים. כיפתה הגדולה של הכנסייה נבנתה בהשראת בזיליקת פטרוס הקדוש ברומא.

StPaulsCathedralSouth

תמונה 1: כנסיית סנט פול מכיוון גשר המילניום. המקור לתמונה: ויקיפדיה.

בגובה 30 מטרים ו-259 מדרגות מקומת המבוא נמצאת 'גלריית הלחישות'. צורתה מעגלית (ראו תמונה 2, או תיאור קצר בסרט הזה) ושמה נובע מתופעה מאוד מוזרה שמתרחשת בה. אם נאזין בצמוד לקיר, נוכל לשמוע בבירור אדם הלוחש בצידה השני של הגלריה, במרחק 40 מטרים בערך!

800px-St_Paul's_Cathedral_Whispering_Gallery

תמונה 2: גלריית הלחישות בקתדרלת סנט פול. המקור לתמונה: ויקיפדיה, לשם הועלתה על ידי המשתמש Femtoquake.

במשך שנים רבות הדעה הרווחת הייתה שתופעה זאת קשורה לכיפת המבנה שמשמשת כסוג של עדשה המרכזת את גלי הקול לצידה השני של הגלריה. בסביבות 1878 הגיע למקום הלורד ריילי, שהוא ג'ון ויליאם סטראט (John William Strutt, 3rd Baron Rayleigh), פיזיקאי ידוע עקב מחקריו בתורת הגלים שגם זכה בפרס הנובל בפיזיקה בשנת 1904 על גילוי היסוד ארגון. לאחר שביצע כמה ניסויים עם משרוקית ליצירת גלי קול ולהבה שתתנדנד כתוצאה מהגלים, הוא שלל את רעיון הכיפה כעדשה והציע פתרון אחר: whispering gallery waves.

445px-John_William_Strutt

תמונה 3: ג'ון ויליאם סטראט (John William Strutt, 3rd Baron Rayleigh). המקור לתמונה: ויקיפדיה.

על גלים ומהודים

מהם בעצם גלים? גל הוא התפשטות של הפרעה מחזורית בתווך במרחב. למשל גל קול הוא שינוי מחזורי בצפיפות האוויר במרחב, כלומר אם נבחן את צפיפות האוויר לאורך כיוון התקדמות גל הקול, נגלה שהיא עולה ויורדת באופן מחזורי. גם אור הוא גל, שבו ההפרעה היא בשדה האלקטרומגנטי במרחב.

כאשר גל אור פוגע במאונך במראה, רובו מוחזר לכיוון שממנו הגיע. בדומה, קיר יכול לשמש כמראה עבור גל קול. מה יקרה אם נגרום לגל להתנודד בין שתי מראות? המעבר הראשון של הגל מכתיב נקודות מקסימום במקומות מסוימים בין המראות. מיקום הנקודות תלוי במרחק שאותו עובר הגל בזמן שהוא מסיים מחזור בודד, כלומר אורך הגל. עד כאן הכל פשוט.

עקב מפגש עם המראה עובר הגל פעם שניה באותה דרך ממנה הגיע. אך נקודות המקסימום במעבר השני עלולות להימצא במקומות אחרים, כתלות במרחק בין המראות ובאורך הגל. על כך יש להוסיף את המעבר השלישי והרביעי וכך הלאה. אם נתבונן בנקודה מסוימת בין המראות, כל מעבר של הגל יכול לתרום להפרעה בנקודה ערכים חיוביים או שליליים. תופעה זאת נקראת התאבכות והיא יכולה להיות 'בונה' (חיובי על חיובי או שלילי על שלילי) או 'הורסת' (חיובי על שלילי) כפי שניתן לראות באיור 4.

התאבכות

איור 4: התאבכות בונה (משמאל) והתאבכות הורסת (מימין). המקור לתמונה: ויקיפדיה, לשם הועלתה על ידי המשתמש Haade.

עקב תופעת ההתאבכות יכולים להתקיים בתוך המבנה המוזר הזה ששמו 'מהוד' רק תדירויות מאוד מסוימות של גל הקול. גלים בתדירויות אלה יחזיקו מעמד זמן רב, כאשר כל שאר התדרים ידוכאו (חישבו מהו הקשר הפשוט בין המרחק בין שתי המראות ואורך הגל לקבלת תדר שאינו דועך). התדרים המותרים מקוונטטים ונקראים 'אופני תנודה' (למי שמכיר: פתרונות של משוואה דיפרנציאלית חלקית תחת תנאי שפה). הכוונה היא שיש סדרה אינסופית של תדרים מותרים הנבדלים אחד מהשני במספר סידורי עולה, מאנרגיה נמוכה לגבוהה. תופעה דומה ניתן לראות במיתר גיטרה שבו הגל לכוד בין שתי קצותיו המקובעים של המיתר ולכן הוא יכול להתנודד אך ורק בסדרה קבועה של צורות. הגלים שנוצרים נקראים 'גלים עומדים', כלומר גלים שאינם נעים בתווך. לכל אופן תנודה תהיינה סדרה של נקודות במרחב (nodes) בהן הערך קבוע, למשל אין שינוי בלחץ האוויר בזמנים שונים.

איך כל זה קשור לגלריית הלחישות? ההסבר לתופעה שהציע לורד ריילי הוא שהגלריה מתפקדת כסוג של מהוד. גלי הקול מוחזרים מקירות הגלריה ונעים סביב הקיר במסלול שצורתו פוליגון משוכלל. מכיוון שהגלים נעים סביב מעגל (על גבי הפוליגון) הם חוזרים שוב ושוב לאותם מקומות ומתאבכים כמו במהוד הפשוט שתיארתי בפסקאות הקודמות. רק תדרים מסוימים יעברו ביעילות במהוד בהתאם לאורכו, והם אלה שנושאים על גבם את הלחישות מצד אחד של הגלריה לצד שני עם דעיכה מינימלית של עוצמת הקול (ראו איור 5).

WGMVisualized

איור 5: הדמיית מצב רגעי של גל בתדר 69 הרץ ובאופן תנודה המתאים לגלריית לחישות ונמצא בגליל בקוטר 34 מטר המכיל אוויר, בדומה לקתדרלת סנט פול. אדום וכחול מסמלים לחץ אוויר גבוה ונמוך בהתאמה. המקור לתמונה: ויקיפדיה, לשם הועלתה על ידי המשתמש Femtoquake.

למה זה טוב?

במשך השנים התברר שהגלים שמתארים את תופעת גלריית הלחישות לא נמצאים רק בקתדרלת סנט פול או מבנים דומים, אלא ניתן לעורר אותם במגוון מקרים, ולכן ניתן להשתמש בהם למספר רב של מטרות.

בשנת 1993 קורקעו 45 מטוסים של חיל האוויר האמריקאי עקב חשד לסדקים בצינורות דלק שממוקמים על הכנפיים. אנשי חיל האוויר שיתפו פעולה עם מדענים מאוניברסיטת אוהיו-סטייט ובחנו את הצינורות בעזרת אותם גלים 'מזדחלים' שהם עוררו על גבי הצינורות (בתדר 5MHz אולטרה-סוני). את הסדקים הם איתרו לאחר ניתוח של הגלים החוזרים שהוקלטו.

הגלים הלוחשים אינם מוגבלים רק לגלי קול, וניתן לייצרם גם באמצעות גלי אור. מה שמדענים הצליחו לעשות הוא לבנות בעזרת טכניקות הקיימות בתעשיית המוליכים למחצה כדורים מסיליקון טהור ועליהם ליצור את הגלים. עובדה זאת סוללת את הדרך ליצירת לייזרים זעירים מכיוון שאחד החלקים החשובים המרכיבים לייזר הוא מהוד.

ישנם שימושים נוספים לסוג המוזר הזה של גלים.

ולסיכום, חישבו היכן התחיל הסיפור הזה (לחישות בקתדרלת סנט פול) והיכן אנחנו עוזבים אותו כעת (בקרת איכות חכמה, לייזרים זעירים), ועוד היד נטויה.

————————————————————————

לקריאה נוספת:

"Gallery of whispers", article by Oliver Wright, Physics world, February 2012