איך בונים גביש

מתוך תכנית 123 - אבנים ואדמה:

מדובר בגבישים יפהפיים, אבל מי שקונה אותם, לא ממש מתעניין במראה שלהם. הגבישים האלה נקראים KTP, ומגדלים אותם, כן כן – מגדלים אותם – מאשלגן, מִזרחן ומטיטניום. ומה עושים עם גביש כזה? בצבא, בתעשייה האזרחית ובתעשיית הרפואה מנבאים לו גדולות. אורי אטינגר וליאת מר לוקחות אותנו למכללת יהודה ושומרון.

מה זה גביש?

גביש הוא חומר שהסידור האטומי בו חוזר באופן מחזורי. ישנם חומרים חד גבישיים שגדלים באותו הכיוון וישנם חומרים רב גבישיים בהם החומר גדל בכיוונים שונים.

כיצד מגדלים גבישים?

בעולם מגדלים סוגים רבים של גבישים שלא קיימים בטבע. ד"ר צייטלין מגדל גביש מסוג KTP , זהו חד גביש (ז"א גביש שגדל בכיוון אחיד), שבנוי מאשלגן זרחן וטיטניום. הגבישים נוצרים מתמיסה המשלבת חומרים רצויים שבתנאי גידול מתאימים מצטברים יחד לכדי גביש. כל גביש מתחיל מזרע של גביש שאותו מגדלים, זרע הגביש הוא פיסה של החומר הרצוי. בזמן הגידול הגביש נמצא בתנאי טמפרטורה גבוהים שמונמכת בהתאם לגביש הרצוי באופן הדרגתי. בנוסף, זרע הגביש מסתובב וחלקו נשאר בתוך התמיסה וצובר את חומרי הגלם המתגבשים עליו.

מה גודל הגבישים?

לרוב גודלם של הגבישים שמייצרים בעולם הוא עד 300 גרם. ד"ר צייטלין הצליח לגדל גבישים ששוקלים כמעט ק"ג מזרע ששוקל 5 גרם. זאת בזכות התנאים האופטימליים שבהם הגביש גדל.

מה ייחודי בגבישים האלה?

מעבר למשקלם הרב, הגבישים שמגדל צייטלין מחזיקים מעמד בשימוש במשך 10,000 שעות ולא משנים את אורך הגל שנפלט מהם. גבישים אחרים מאותו הסוג טובים לאלף שעות ואז אורך הגל שנפלט מהם משתנה. בנוסף צייטלין מצליח לנקות את הגבישים ברמה גבוהה ולגדלם ללא פגמים.

למה משתמשים בגבישים שגדלו?

השימוש העיקרי של הגבישים הוא עם קרני לייזר. כאשר קרן אינפרא אדום (שאנחנו לא מסוגלים לראות בעין), חודרת את הגביש היא נשלחת באורך גל מסוים. כאשר היא עוברת דרך הגביש היא נשברת ואורך הגל שלה מוכפל. כתוצאה מהשינוי באורך, הקרן הופכת נראית לעין האנושית – אנחנו רואים את צבעה הירוק. להקניית אורך גל נראה לקרני הלייזר יש שימושים שונים למשל: במערכות יירוט של מטוסים ומסוקים נשלחת קרן לייזר כדי לעקוב אחר מטרה, כדי שהטייס יראה את הקרן היא עוברת בגביש. היום משתמשים בגביש גם באמצעים צבאיים לזיהוי מטרות- אורך הגל של קרני הלייזר שהיו בשימוש בצבא השפיעו לרעה על ראיית החיילים, לכן, משתמשים בגבישים כדי לשנות את אורך הגל. בנוסף משתמשים בגבישים במכשירים רפואיים במערכות מדידה מדויקות ועבור ויזואליזציה בעזרת קרני לייזר כמו בדיסקוטק.

האם ניתן למצוא גבישים דומים בטבע?

אין גבישים כדוגמת KTP בטבע. ייצור גבישים התחיל עוד בימי מלחמות הכוכבים בין האמריקאים והרוסים. גביש KTP יועד לשמש כהגנה של לוויינים מפני קרני לייזר. הגביש לא נשרף מהקרניים ולכן הוא יכול להגן על הלווין.

מהם המחקרים העתידיים בתחום הגבישים?

במעבדה עובדים על גידול גביש שגודל פעם אחת בעולם (בצרפת בשנת 1996). הגביש הוא NGW והוא פולט 150 מליון פולסים של אור בשנייה. ד"ר פרץ וצייטלין מנסים לגדל את הגביש על מנת לחקור את תכונותיו הפיזיקליות. הם מעריכים כי לגביש שכזה עשויים להיות שימושים רבים בעיקר בתחום הרפואה והתעשייה בתהליכי מדידה מדויקים.