Monthly Archives: אוקטובר 2006

חפיצים במרשתת*

בסרטים וסיפורים רבים בתחום המדע הבדיוני אפשר למצוא מתקן מופלא, שלפעמים נקרא "רפליקטור", ולפעמים בשם מקורי ומרשים יותר. בלחיצת כפתור הוא מגיש לנו כל דבר שרק יעלה על הדעת, כאילו יש מאין – פייזר, טלפורטר, שתל ביוני או סתם ארוחה טעימה. האם יש יסוד לתקווה שתיבת קסמים כזאת, הפולטת מוצרים לפי דרישה כארנבים מכובעו של קוסם, תהיה אי פעם מציאות טכנולוגית? בעלי החזון שבתחום הננוטכנולוגיה סבורים שכן. הננוטכנולוגיה פרצה לתודעת הציבור הרחב לפני 20 שנה, במידה רבה בזכות הספר "מכונות הבריאה" מאת אריק דרקסלר. כ-30 שנים קודם לכן התנבא ריצ'רד פיינמן, פיסיקאי נודע וחתן פרס נובל, שביום מן הימים נגיע ליכולת טכנולוגית "לארגן" מולוקולות ואטומים כרצוננו, ולבנות מהם דברים כאילו היו קוביות לגו. היום מהווה הננוטכנולוגיה מוקד למחקר ופיתוח אינטנסיבי במדינות רבות בעולם, לרבות בארץ, עם השקעות תקציב אדירות. בין המוצרים שכבר נמצאים בשוק הודות למחקר זה אפשר למנות שבבי מחשב ננו-אלקטרוניים וגם קרמים קוסמטיים המכילים "ננו-חלקיקים" בעלי תכונות ייחודיות, ועוד כל מיני דברים כאלה שהם מועילים וחשובים, אך רחוקים מלהלהיב חובבי עתידנות ומדע בדיוני. "מעלית החלל", כמו זו שמוזכרת בספרו של ארתור סי קלארק "מזרקות גן העדן" שתורגם לאחרונה לעברית, היא דבר מלהיב יותר שמתאפשר הודות לחומרים בעלי חוזק-על (על בסיס "ננו-צינוריות" מפחמן) – אחד ממוקדי העניין של ענף ה"ננו-חומרים" שבננוטכנולוגיה. (נאס"א מגלה בזה עניין רב, כמו גם חברות הזנק בארה"ב שכבר מגייסות השקעות למימוש הרעיון).

אבל איפה ה"רפליקטור" המיוחל? חסידי "הננוטכנולגיה המולקולרית" משוכנעים שזהו חזון בר מימוש. רעיון "האסמבלר המולקולרי" (שהועלה לראשונה ע"י דרקסלר) אינו מרפה, אף שהוא עדיין שנוי במחלוקת. דרקסלר התנבא כבר לפני שנים רבות שמתי שהוא בעתיד נחזיק בבית קופסה שמזכירה תנור מיקרוגל, שלתוכה נכניס אשפה ומים, נלחץ על כפתור, וכעבור זמן מה יתגשם לו שם סטייק עסיסי (או טלפון סלולרי מתקדם) – לאחר שצבא ננו-רובוטים יפרק את האשפה למולקולות וירכיבן מחדש למוצר המבוקש. "ייצור מולקולרי" שכזה הוא, בעיני טכנולוגים בעלי חזון, הרעיון המבשר את המהפכה התעשייתית הבאה. שהרי כל דבר עשוי מאטומים ומולקולות, ולכן למה לא לבנות כל דבר היישר מאטומים ומולקולות?
לאחרונה אפשר למצוא ברשת האינטרנט סרטון אנימציה יפהפה שממחיש את פעולתו של "ננו-מפעל", שרבים כמותו יהוו אולי את תעשיית העתיד, ושביום מן הימים נוכל אולי להחזיק גם בבית. הסרט, שנוצר ע"י אריק דרקסלר בשיתוף עם ג'ון בירץ', מבוסס על הרעיונות ההנדסיים שהופיעו בספרו הטכני של דרקסלר "ננו-מערכות", העמוס לעייפה בשרטוטים ותכניות מפורטות לבניית ממסרות, מיסבים, משאבות, וזרועות רובוטיות הבנויות מקבוצות קטנות של אטומים או מולקולות. הוא ממחיש בצורה מפורטת את תהליך הייצור, החל ממיון של מולקולות, דרך סידורן במערכים מורכבים ע"י ננו-מכונות" המזכירות סרטים נעים וזרועות רובוטיות במפעל מכוניות ממוכן להפליא, ועד להרכבת המוצר הסופי. ה"ננו-מפעל" הזה אינו מייצר סטייקים אלא עצמים שונים המבוססים על מולקולות פחמן בסידורים שונים, מתוך חומרי גלם הכוללים תרכובות נפוצות של פחמן ומימן. בסרטון ההמחשה רואים איך בסוף התהליך "צומח" לו מחשב נייד מדגם משוכלל, על כל מרכיביו.

מראה כללי של ה"ננו-מפעל" המוצע ע"י דרקסלר. תמונה זאת ויתר התמונות המתייחסות לננו-מפעל לקוחות מסרטון ההמחשה שהוזכר במאמר.

אף שהדבר נראה עדיין ללא מעט אנשים כבלתי מעשי או לפחות כחלום רחוק, מספר חברות ואוניברסיטאות בארה"ב משתפות פעולה בבדיקה ראשונית של רעיונות העשויים להפוך את חזון ה"ננו-מפעל" למציאות. ועם קצת דמיון, אפשר לדמיין כאן התפתחויות שמזכירות במשהו את התהפוכות שעוברות על תעשיית המוסיקה המוקלטת. האם לפני 30 שנה מישהו היה מסוגל לדמיין לעצמו שאנשים "יורידו" יצירות מוסיקליות מאיזו "רשת" כלל-עולמית, והשירים יתגשמו להם על פני דיסק אופטי הנצרב בתוך קופסה ביתית שמחירה שווה כמעט לכל נפש? באותה מידה של קושי אפשר לדמיין שבתוך X שנים מהיום נוכל "להוריד" ולשתף קבצים של החפיץ (גאג'ט) האופנתי האחרון, כמו איזה טלפון סלולרי מהדור ה-12, ואולי אף קובץ של סטייק עסיסי (שיהיה מן הסתם אכיל גם בפי צמחונים אידיאולוגיים, אגב) – ולממש אותו ב"ננו-מפעל" שולחני אישי.

בקרביים של הננו-מפעל: ננו-מכונה למיון מולקולות.

בקרביים של הננו-מפעל: פסי יצור וננו-רובוט להרכבה

המוצר הסופי (מחשב נייד משוכלל) "צומח" ובוקע מתוך המתקן

אם זה נראה לכם, על אף הסרטון המשכנע, כחלום באספמיה, אז בואו נבדוק משהו קצת פחות יומרני, שמימושו הרבה יותר קרוב ומעשי על פי הידע שמצוי כיום. יותר ויותר מומחים סבורים שבשנים הקרובות מוצרים שונים ייוצרו בשיטות המזכירות דפוס דיגיטלי. למעשה מדובר על ניצול הטכנולוגיות של הדפסה דיגיטלית כמו הזרקת דיו, להדפסת עצמים שונים במקום אותיות או תמונות. כבר כיום ניתן להדפיס מעגלים אלקטרוניים ע"י הזרקת דיו מיוחדת, כשהמידע המתאר את המעגל האלקטרוני נמצא בקובץ ממוחשב, כפי שהמידע המתאר את המאמר הזה נמצא בקובץ של מעבד תמלילים. הדיו שונה, כמובן, מהדיו המשמש להדפסת אותיות או תמונות, והוא מכיל את החומרים הדרושים לבניית המעגלים האלקטרוניים.
באופן דומה ניתן לבנות חפצים וחפיצים תלת-ממדיים, ע"י הדפסה של שכבה אחר שכבה אחר שכבה. זה מתאפשר הודות לשילוב של טכנולוגיות הדפסה מתקדמות יחד עם רכיבים וחומרים מיוחדים כמו פולימרים אלקטרו-אקטיביים (שתכונותיהם הפיסיקליות משתנות בהשפעת שדה חשמלי), טכנולוגיות של מיקרו-זרימה, ועוד. זהו העידן המדובר של "ייצור דיגיטלי" בשיטות דמויות-דפוס. זה עדיין רחוק מאוד מ"ייצור מולקולרי", ודווקא משום כך זה בהחלט מעשי מתחיל להיות מיושם הלכה למעשה כבר היום.

 

"ייצור דיגיטלי" עתידי של מכשירים. הציור מתאר הדפסת שלט-רחוק בהזרקת-דיו, שכבה אחר שכבה. ראשי הדיו מכילים פולימרים אלקטרואקטיביים ורכיבים אלקטרוניים. (הציור לקוח ממאמר שהופיע בעיתון "ניו סיינטיסט" ונמצא באתר http://www.newscientist.com/article.ns?id=dn3238 )

לדוגמא, קבוצת חוקרים באוניברסיטת ברקליי שבקליפורניה פיתחה שיטה בשם "פלקסוניקס" המשמשת לבניית רכיבים אלקטרו-מכניים שונים בדרך זאת. החברה הישראלית Power Paper מדפיסה כיום באופן מסחרי סוללות של 1.5 וולט, בגודל כ-3 ס"מ, עובי דקיק של 0.6 מילימטר, ואורך חיי מדף של 3 שנים. באופו דומה מודפסים גם "תגי רדיו" (RFID) אשר בקרוב יחליפו את ה"ברקודים" על אריזות מוצרים . תגי רדיו יאפשרו לנו בין השאר להעמיס מוצרים בעגלת המרכול, לעבור בקופה ולקבל את החשבון תוך שניה בלי לעמוד בתור ובלי צורך בסריקת כל מוצר בנפרד. (יש לתגי הרדיו שימושים רבים אחרים, וגם בעיות ראויות לדיון, אך זה מחוץ למסגרת של מאמר זה).
כשחושבים על הדפסת הדברים שהוזכרו קודם, ורבים אחרים, כבר ממש לא קשה לדמיין, כהמשך הגיוני לשיתוף קבצי מוסיקה, אתרי אינטרנט לשיתוף קבצים של מוצרים שונים ומשונים שניתנים להדפסה שכבתית. אם משתפים קבצי תמונות, וידאו ומוסיקה, מדוע לא גם יצירות אמנות תלת-ממדיות, כלי בית, תכשיטים, משחקים, מודלים ארכיטקטוניים ומה לא…?

יתרה מזאת, לפי עבודות נסיוניות של מספר קבוצות מחקר, קיימת אפשרות ליצור אפילו אלמנטים ביולוגיים בשיטות של הדפסה. למשל, בניית ריקמה של עור בעזרת "דיו ביולוגי" מיוחד. השיטה יכולה אולי להוות בסיס גם לבניית רקמות ביולוגיות אחרות, ואף אברים מלאכותיים שלמים כמו כליה או כבד. האם בעתיד נוכל גם להוריד קובץ ממוחשב של כליה ביולוגית מלאכותית? לא אתפלא אם כן. וזה מביא אותנו לתחום המרתק של "ביולוגיה סינתטית", שאותו נשמור למאמר אחר.

 

פורסם בגליון מס' 29 של "המימד העשירי".

מודעות פרסומת