תחומים:

בחר הכל

COVID-19

קול קורא

הנדסה מכנית

אולטרה-סגול

אולטרה-סגול

MRI

קטגוריות:

בחר הכל

מינוי

מחקר בפקולטה

מחקר

כנס

ברכות

אירוע

פוקוס

חדשות

NEWS

מה מעניין אותך?

כל הנושאים
Advanced chemical oxidation processes
AI
Beetles
Bioelectronics
Biomedical
Biomimetics
Biomimicry
chemical oxidation
CO2 storage
Cyber Security
Deep learning
drone
environment
Environmental implications
exotic mechanics
Geophysical and environmental fluid dynamics
groundwater
Health
Hemodynamics and Biomechanics
Interfacial Phenomena
Machine Learning
materials for water
Mechanical Engineering
Metamaterials
Molecular Electronics
Nanoelectronics
nanomaterials
Nanophotonics
nanotechnologies
Nonlinear optics
numerical modelling
Numerical models
oil and natural gas
optical nanosensors
Optics
Radio Physics and Engineering
Remote sensing of waves
Self-Assembled Monolayers
Smart Biomedical Materials
Social Contagion
Terahertz optics
Topological defects
Transient Free and Submerged Impinging Jets
Viral Marketing
Water waves
אווירונאוטיקה
הנדסה ביו-רפואית
הנדסה מכנית
הנדסת חשמל
הנדסת מכונות
הנדסת תעשייה
הסרת מזהמים במים
זרימות חד-ורב-פאזיות
טיפול במים
מדע והנדסה של חומרים
מדעים להיי-טק
מערכות הנעה
עיוות קרח מלאכותי דו-ממדי
קרח הקולואידי
קרח מלאכותי
קרח קולואידי
שריפה רב-פאזית
אולטרה סגול

מחקר

13.10.2020
קטילה של וירוס הקורונה בעזרת נורות של לדים בתחום האולטרה-סגול

מאמרה של פרופ' הדס ממן, ראשת התכנית להנדסת סביבה בשיתוף עם פרופ' יורם גרשמן ביוכימאי ממכללת אורנים, ד"ר מיכל מנדלבוים מנהלת המרכז הלאומי לשפעת ונגיפי נשימה בתל השומר ונחמיה פרידמן מתל השומר התקבל ופורסם ב - Journal of Photochemistry and Photobiology B: Biology

 

  • COVID-19
  • אולטרה-סגול
  • COVID-19
  • אולטרה-סגול

עם העליה העולמית במגפת הקורונה (COVID-19) הנובעת מוירוס הקורונה עולה גם הצורך לפתח ולהדגים טכנולוגיות חיטוי חדשניות לצורך קטילה של נגיפים אלה.

 

איך נדבקים בוירוס? 

הוירוס שמהווה הגורם הסיבתי של המחלה COVID-19 (SARS-CoV-2) מדבק לא רק באמצעות טיפות נשימתיות (אירוסולים), אלא יכול להתפשט גם דרך משטחים מזוהמים מריריות האף, הפה והעיניים. יתר על כן, לאחרונה הוצע כי יתכן פיזור אווירני של SARS-CoV-2, אם כי טרם הובאו ראיות ברורות להעברה כזו. לאחרונה הודגמה גם יכולתו של הוירוס לשרוד באירוסולים במשך 3 שעות לפחות ועד 72 שעות על משטחי פלסטיק, דבר המצביע על סיכון לזיהום ארוך טווח.

 

פיתוח מהפכני לקטילת הוירוס

הקרנה באור אולטרה-סגול ultraviolet היא שיטה נפוצה לקטילה של מיקרואורגניזמים פתוגניים (גורמי מחלות), כולל וירוסים. קטילה על ידי אור אולטרה-סגול עלולה להתרחש באמצעות כמה מנגנונים, ביניהם פגיעה בחומצות גרעין, חלבונים או ייצור פנימי של רדיקלים של חמצן.

 

"במחקר שביצענו נמצא ששילובי UV-LED באורכי גל שונים משפרים את יעילות הקטילה ומונעים התאוששות של מחוללי מחלות במים על ידי הפעלת מספר רב של מנגנוני נזק. שיטת חיטוי זו נמצאה יעילה עבור נגיפים וחיידקים רבים כגון: אדנווירוס, פוליו-וירוס, איקולי כולל SARS-COV-1" מסבירה פרופ' ממן. 

 

מנורות ה- UV הסטנדרטיות מכילות כספית, ולכן מנסים לחפש אלטרנטיבות. נורות לדים (דיודות פולטות אור אוlight emitting diodes), מהוות מקור אור חדש עם יתרונות רבים.

בשל גודלן הקטן, זמן תפעול מידי ודרישת מתח נמוכה נורות הלד מאפשרות  הפעלה באמצעות סוללה או פאנל סולארי. עם זאת לנורות אלה שטף פוטונים נמוך וככל שיורדים באורך הגל  מחיר הנורות עולה. מגבלות אלה הופכות את השימוש בנורות באורכי גל גבוהים יותר אטרקטיביות יותר. עד כה אף מחקר לא בדק את יעילות נורות לדים באורכי גל שונים על קטילה של נגיפי קורונה אנושיים. קבוצת המחקר השתמשה בווירוס הקורונה האנושי  (HCoV-OC43)לבחירת האורך גל האפקטיבי ביותר.

 

ממצאי המחקר והמשך פיתוח

קבוצת המחקר מצאה כי לאורך גל של 280 ננומטר יעילות קטילה יחסית דומה ל- 260 ננומטר, כאשר מנת קרינה של 10 mJ/cm2 מושגת בפחות מחצי דקה ומתקבל מעל 99.9 אחוז קטילה. התוצאות הללו משמעותיות כי העלות של לדים ב- 280 ננומטר נמוכה בהרבה משל כאלו באורכי גל נמוכים יותר, והן יותר זמינות בשוק, ולכן מתאפשר שילוב של נורות כאלה לצורך חיטוי מים, משטחים, שילוב עם מזגנים לחיטוי אוויר וכד'. בנוסף, החוקרים יתחילו בקרוב מחקר עם פרופ' קלארק מאוניברסיטת נורת ווסטרן בארה"ב לפיתוח של משטחי מגע high touch screen עם קטליסט שקוף משופעל בנורות לדים בתחום האור הנראה לקבלת משטחים עם יכולת חיטוי עצמי.

התמונה מראה את היעילות של נורות לדים לחיטוי וירוס הקורונה האנושי

התמונה מראה את היעילות של נורות לדים לחיטוי וירוס הקורונה האנושי

 

צוות החוקרים מאחורי הפיתוח

המחקר בוצע במשותף עם פרופ' יורם גרשמן ביוכימאי ממכללת אורנים, ד"ר מיכל מנדלבוים מנהלת המרכז הלאומי לשפעת ונגיפי נשימה בתל השומר, נחמיה פרידמן מתל השומר, ופרופ' הדס ממן, ראשת התוכנית להנדסת סביבה בבית הספר להנדסה מכנית, אוניברסיטת תל אביב. המאמר התקבל ב Journal of Photochemistry and Photobiology B: Biology.

עדשה

מחקר

12.10.2020
לעקם את משולש החשיפה

מאמרו של הדוקטורנט שי אלמלם, התפרסם השבוע בכתב העת היוקרתי ""Optica של ה-OSA בנושא: "תיקון טשטוש הנובע מתנועה באמצעות קידוד מפתח מרחבי-זמני".

  • Optics
  • הנדסת חשמל

הדוקטורנט שי אלמלם, בהנחיה משותפת של פרופ' עמנואל מרום ז"ל וד"ר רג'א ג'יריס, מבית הספר להנדסת חשמל של הפקולטה להנדסה באוניברסיטת תל אביב , פרסמו השבוע מאמר בכתב העת היוקרתי ""Optica של ה-OSA בנושא: "תיקון טשטוש הנובע מתנועה באמצעות קידוד מפתח מרחבי-זמני".

 

האתגר הגדול

בשנים האחרונות השימוש במצלמות נהיה חלק אינטגרלי מחיי היום-יום וניתן למצוא אותן משולבות בטלפונים ניידים, מחשבים, מערכות אבטחה וכו׳. ישנה הערכה הגורסת כי בעולם יש כיום יותר מצלמות מבני-אדם. כדי לצלם תמונה טובה, דרוש כי עוצמת אור גדולה תגיע לחיישן. כדי להגדיל את עוצמת האור ניתן להגדיל את מפתח העדשה, אך המחיר של הגדלה זו הוא הקטנה של עומק השדה, וכתוצאה מכך טשטוש של עצמים שאינם במישור המוקד (שאינם ב'פוקוס'). פתרון אפשרי אחר הוא להגביר (אלקטרונית) את האות שהגיע לחיישן, אך הגברה זו תוסיף רעש ויזואלי לתמונה. האפשרות השלישית היא להגדיל את זמן הצילום (מכונה גם זמן החשיפה), וכך יגיע יותר אור לחיישן. מאידך, בזמן חשיפה ארוך ייתכן שתתרחש תנועה, בין אם של העצמים אותם אנחנו מצלמים (תמונה 1) ובין אם של המצלמה עצמה (תמונה 2), מה שיגרום למריחה ולירידה באיכות התמונה.  

תמונה 1: מריחה כתוצאה מתנועה של העצם המצולם תוך כדי החשיפה 

 

תמונה 2: מריחה כתוצאה מתנועה של המצלמה תוך כדי החשיפה

 

המפתח הוא באיזון

כדי לצלם תמונה איכותית נדרש לאזן את 'משולש החשיפה' (מפתח, זמן חשיפה והגבר), ואיזון זה הינו אתגר יסודי בצילום. השימוש הרווח במצלמות בימינו מכתיב דרישות מורכבות על התכנון שלהן, כיוון שמצלמות נדרשות להשיג ביצועים מצוינים מחד, ומאידך להיות קטנות וזולות ככל שניתן. בשיטות התכנון המקובלות, דרישות אלו הן דרישות סותרות.

 

פיצוי על הטשטוש

כדי להשיג ביצועי צילום טובים במצלמות קטנות וזולות, ניתן לעקוף את אילוצי משולש החשיפה ע״י צילום תמונות בצורה לא קונבנציונלית, ולאחר מכן ביצוע תיקון בתהליך עיבוד תמונה מתקדם. במאמר שפורסם לאחרונה בכתב העת Optica, שיטת תכנון כזו הודגמה כדי לפצות על טשטוש כתוצאה מתנועה, ע"י קידוד מרחבי-זמני של המריחה בצבעים שונים.

 

במסגרת המחקר בקבוצה, פותחה שיטת תכנון למצלמה הכוללת תכנון משולב של האופטיקה ושל אלגוריתם עיבוד התמונה בתהליך יחיד, מקצה לקצה (End-to-End), ע"י שימוש בכלים של למידה עמוקה (Deep Learning). בשיטה זו, המערכת נבחנת כיחידה אחת, וכלל דרגות החופש (פיזיות- באופטיקה, ודיגיטליות- באלגוריתם העיבוד) מנוצלות בתהליך התכנון כדי להשיג את המטרה הרצויה. שיטה זו הודגמה במאמרים קודמים לפיתוח מצלמת All-in-focus וכן למצלמה שמאפשרת מדידת מרחק מתמונה בודדת (עבודה זו זכתה ב-2018 במקום הראשון בתחרות סטודנטים של ה-OSA שכותרתה הייתה “The Optical System of the Future”).

 

במסגרת המחקר הנוכחי, בוצע תהליך תכנון משולב של העדשה ותהליך רכישת התמונה, והן של תהליך עיבוד התמונה הגולמית, במטרה לבצע תיקון לטשטוש כתוצאה מתנועה. מטרת התכנון היא 'לשתול' בתמונה הגולמית רמזים לנתוני התנועה, מה שיאפשר לבצע בתהליך עיבוד התמונה תיקון של המריחה שנוצרה כתוצאה מהתנועה. הרמזים נשתלים ע"י שני רכיבים אופטיים: לוחית שקופה שמשולבת בעדשה רגילה, ועדשת מיקוד (פוקוס) אלקטרונית. הלוחית מכילה מבנה מיקרומטרי שמתוכנן לייצר תלות בין צבע למיקוד. עדשת המיקוד מתוזמנת כך שתבצע שינוי מיקוד הדרגתי תוך כדי הצילום, וכתוצאה מכך המריחה של עצמים נעים נצבעת בצבעים שונים לאורך התנועה (תמונות 3,4). קידוד הצבעים נותן הכוונה חזקה לאלגוריתם העיבוד על כיוון ומהירות התנועה, מה שמאפשר תיקון של המריחה ושחזור תמונה חדה. השיטה הודגמה באמצעות אבטיפוס שמבוסס על מצלמה מסחרית, ששולבו בה לוחית הפאזה ועדשת המיקוד האלקטרונית. המערכת השיגה שיפור משמועתי בביצועי הצילום יחסית לשיטות קיימות שמתבססות על עיבוד תמונה בלבד (תמונה 5), והן ביחס לשיטות אחרות שמבצעות שינוי באופטיקה בשילוב עם עיבוד מותאם.

תמונה 3: תרשים זרימה של התהליך (התמונה מתוך המאמר)

 

תמונה 4: הדגמה לקידוד תנועה-צבע: צילום של נורית לבנה בתנועה עם המצלמה שפותחה. הקידוד משתנה תוך כדי החשיפה, כך שהנורה הלבנה נקלטת בצבעים שונים לאורך התנועה שלה, וסדר הצבעים והמרחק ביניהם נותן אינדיקציה לכיוון ומהירות התנועה (התמונה מתוך המאמר).

 

תמונה 5: צילומים של תמונה שמסתובבת תוך כדי החשיפה והשוואת ביצועים: משמאל: תוצאת המצלמה שלנו. מימין: צילום במצלמה רגילה וניסיון שחזור של הטשטוש עם אלגוריתם מבוסס למידה עמוקה (התמונה מתוך המאמר).

 

מאחורי העדשה

כאמור, המחקר בוצע ע"י הדוקטורנט שי אלמלם, בהנחיה משותפת של פרופ' עמנואל מרום ז"ל וד"ר רג'א ג'יריס. בצער רב, פרופ' מרום נפטר במהלך העבודה, והמאמר שפורסם מוקדש לזכרו. פרופ' מרום היה ממקימי הפקולטה להנדסה, שימש כדקאן הפקולטה בשנים 1980-1983, ובתפקידו האחרון היה סגן נשיא האוניברסיטה בשנים 1992-1997. לאחר פרישתו המשיך לעסוק במחקר פעיל ולהנחות סטודנטים לתארים מתקדמים, עד יומו האחרון.

 

 

אלה שמתאהבים בבעיה הם אלה שממציאים לה פתרון

 

 

 

 

יאיר שוקף

מחקר

24.09.2020
לגזור את הקרח

תופעות פיזיקליות לרוב מתנהגות באופן שונה במימדים שונים. אולם, האם ניתן לגרום למערכת דו-ממדית להתנהג כמו בשלושה מימדים? 

  • עיוות קרח מלאכותי דו-ממדי
  • קרח מלאכותי
  • קרח קולואידי

פרופ' יאיר שוקף מבית הספר להנדסה מכנית יחד עם שותפיו מאוניברסיטת תל אביב ואוניברסיטת ברצלונה מסבירים במאמר שהתפרסם בכתב העת המדעי Physical Review Letters​ כיצד ניתן לגרום למערכת דו-ממדית להתנהג כמו בשלושה מימדים. 

 

חוקרים מהפקולטה להנדסה באוניברסיטת תל אביב יחד עם חוקרים מאוניברסיטת ברצלונה הציגו לאחרונה דרך לעוות קרח מלאכותי דו-ממדי, אשר מעניקה לו חלק מהתכונות של קרח טבעי תלת-ממדי. לקרח תלת-ממדי העשוי ממים קפואים יש הרבה סידורים מרחביים של המולקולות המרכיבות אותו, אשר לכולם אותה רמת אנרגיה, לכן המערכת מנוונת, ותמיד תהיה קיימת בה רמה מסוימת של אי-סדר. למקבילה הדו-ממדית שלו, קרח ריבועי, אין ניוון כזה. החוקרים שילבו ניסויים, תיאוריה וסימולציות נומריות על מנת לייצר קרח מלאכותי דו-ממדי העשוי מחלקיקים קולואידים בגודל של כמיקרומטר. כאשר מעוותים את הגיאומטריה שלו בצורה של גזירה, לקרח הקולואידי הזה יש שני סידורים מרחביים שונים של החלקיקים, אשר להם אנרגיות דומות מאוד, דבר זה מייצר באופן אפקטיבי ניוון במערכת.

 

אולם ניוון זה מגיע עם מחיר: שני הסידורים האלה הקרובים מאוד באנרגיה לא יכולים להתקיים ביחד, אלא אם כן הם מחוברים זה לזה באמצעות פגמים טופולוגים, להם אנרגיה גבוהה יותר, ואשר דורשים שינויים מבניים ארוכי-טווח על מנת שיהיה אפשר למחוק אותם.

 

בתמונה: ניסוי (שמאל) ותיאוריה (ימין) של חלקיקים מיקרומטריים במערך של מלכודות מוארכות המסודרות על סריג ריבועי גזור (מקור: האגודה האמריקאית לפיזיקה).

 

המחקר התפרסם בכתב העת Physical Review Letters ב-12 ביוני 2020 והוא תוצאה של עבודתם של:

- הדס שם-טוב וד"ר ארדל אוגוז בקבוצה של פרופ' יאיר שוקף  מבית הספר להנדסה מכנית באוניברסיטת תל אביב 
- אריק בביה-סולר וד"ר אנטוניו אורטיז-אמבריז בקבוצה של פרופ' פייטרו טיירנו במחלקה לפיזיקה של חומר מעובה באוניברסיטת ברצלונה.

 

הקליקו למאמר המלא

 

אלה שמתאהבים בבעיה הם אלה שממציאים לה פתרון

פרופ' נעם אליעז

מחקר

24.09.2020
פרופ' נעם אליעז נבחר כחבר בכיר באקדמיה הלאומית לממציאים בארה"ב

זכה במעמד על הישגיו פורצי הדרך בפיתוח פטנטים וטכנולוגיות חדשניות

  • מדע והנדסה של חומרים

פרופ' נעם אליעז מהמחלקה למדע והנדסה של חומרים בפקולטה להנדסה באוניברסיטת תל אביב נבחר לחבר האקדמיה הלאומית לממציאים, ארה"ב (National Academy of Inventors).

 

לאחרונה, הודיעה הנהלת האקדמיה על בחירתם של 38 חברים בכירים חדשים, כהוקרה על הישגיהם פורצי הדרך בפיתוח פטנטים וטכנולוגיות בעלות השפעה רבה על החברה והתעשייה בעולם. פרופ' אליעז הוא החוקר הישראלי היחיד, ולמעשה החוקר היחיד מחוץ לארה"ב, שנבחר אי פעם כחבר בכיר באקדמיה האמריקאית, המונה 189 חברים בכירים.

 

פרופ' אליעז ייסד את המחלקה למדע והנדסה של חומרים בפקולטה להנדסה. לדבריו, לסטודנטיות ולסטודנטים בקבוצת המחקר שלו ולעמיתיו למחלקה יש תרומה חשובה להצלחה, שמתווספת להישגים ולהכרה הבינלאומית של המחלקה הצעירה. "זה כבוד גדול עבורי להיות חבר בקהילה האקדמית הבכירה של הממציאים בארה"ב," הודה פרופ' נעם אליעז לחברות ולחברי האקדמיה האמריקאית. "כממציאים וכיזמים תפקידנו הוא לחפש כל הזמן את האתגר המקצועי הבא ולפתח את ההמצאה פורצת הדרך החדשה, לטובת החברה והטכנולוגיה. זו פעם ראשונה שישראלי נבחר במעמד חבר בכיר לאקדמיה, ואני מקווה שבכך תיפתח הדלת לחוקרים ישראליים נוספים להשתלב כחברים בכירים". לאקדמיה נבחרו במהלך השנים למעלה מ-1000 חברות וחברים במעמד עמית/ה, כולל מחוץ לארה"ב, ובהם שלושה ישראלים.

 

מוזמנים להקליק לכתבה ב ynet ולכתבה באתר אוניברסיטת תל אביב

 

אלה שמתאהבים בבעיה הם אלה שממציאים לה פתרון

אוניברסיטת תל אביב עושה כל מאמץ לכבד זכויות יוצרים. אם בבעלותך זכויות יוצרים בתכנים שנמצאים פה ו/או השימוש שנעשה בתכנים אלה לדעתך מפר זכויות, נא לפנות בהקדם לכתובת שכאן >>
אוניברסיטת תל-אביב, ת.ד. 39040, תל-אביב 6997801
UI/UX Basch_Interactive