סקרנות מדעית שהופכת למחקר יישומי בהנדסת חשמל ומחשבים
מאיה חן שור, דוקטורנטית בבית הספר להנדסת חשמל ומחשבים, ילדה שני ילדים במהלך לימודי הדוקטורט, ולמרות אתגרים לא פשוטים ומציאות מורכבת זכתה במלגה מטעם אוניברסיטת הרווארד. עבודת הדוקטורט שלה, בהנחיית פרופ' אלינה קרבצ'בסקי, תרמה להבנת האופן שבו אור פועל על חומרים זעירים ולפיתוח כלים שיוכלו לשנות את עולם האבחון והטיפול הרפואי
סיפורה של מאיה חן שור הוא סיפור על סקרנות מדעית שהופכת למחקר יישומי, על התמדה בתוך אתגרים אישיים ולאומיים ועל היכולת לקחת קרן אור אחת, ולמקד אותה לכדי שינוי אמיתי בעולם. פעילותה המדעית מתמקדת בנקודת המפגש שבין פיזיקה, הנדסה ורפואה.
הישג משמעותי נוסף במסעה של מאיה, דוקטורנטית מבית הספר להנדסת חשמל ומחשבים הוא זכייה במלגה לפוסט-דוקטורט באוניברסיטת הרווארד. בעיניה זוהי הזדמנות לעבוד על מחקר יישומי ולהבין איך לוקחים טכנולוגיה מדעית ומביאים אותה לשימוש אמיתי בקהילה.
את עבודת הדוקטורט שלה, בהנחיית פרופ' אלינה קרבצ'בסקי, הקדישה מאיה להבנת האופן שבו אור פועל על חומרים זעירים ולפיתוח כלים שיוכלו לשנות את עולם האבחון והטיפול הרפואי. לצד המחקר, התמודדה גם עם אתגרים אישיים: "במהלך הדוקטורט ילדתי שני ילדים, ובמקביל התמודדנו עם הקורונה ועם מציאות ביטחונית מורכבת. השילוב הזה לא פשוט, אבל הוא חלק מהמסע". מבצע שאגת הארי הציב בפניה קשיים מסוג חדש ואילץ אותה לגבש פתרונות יצירתיים: "המלחמה מוסיפה הרבה קושי, גם ברמה האישית וגם ברמה המקצועית. האזעקות, חוסר הוודאות והיעדר המסגרות לילדים הפכו את התקופה הזאת למאוד מורכבת, וגם יצרו עיכובים בתוכניות המקצועיות שלי. אני מנסה להמשיך להתקדם ולמצוא פתרונות יצירתיים, גם כששום דבר לא מרגיש יציב, ולקחת את הדברים צעד אחר צעד".
את התואר הראשון סיימה בהנדסת חומרים, וכבר אז נחשפה לעולם הקרינה האלקטרומגנטית ולאינטראקציה בין אור לחומר ברמה האטומית. בלימודיה לתואר השני חקרה אפקטים אופטיים לא-לינאריים בננו-חלקיקי מתכת, ושם בעצם נפתח לפניה עולם הפוטוניקה. "אז הבנתי עד כמה האור יכול לשמש לא רק ככלי תצפית, אלא גם כאמצעי לשליטה בחומרים בקנה מידה זעיר", היא מציינת.
את הדוקטורט עשתה מאיה מתוך רצון להעמיק בתחום: "חקרתי כיצד ניתן למקד אור כך שנוכל לראות עצמים ננומטריים, ואף להזיז ולשלוט בננו-חלקיקים, למשל עבור יישומים רפואיים. זו תקופה אינטנסיבית של פתרון בעיות. ניסויים שלא עובדים, צורך לחשוב מחדש ולמצוא פתרונות יצירתיים. אבל מדי פעם מגיעים רגעים של גילוי והם שווים הכול".
אחד הרגעים הללו נצרב במיוחד: "אחרי עבודה ממושכת עם סימולציות, הצלחנו סוף סוף לראות בניסוי את התופעה שחישבנו-שדה אור מרוכז מאוד. זה היה רגע מרגש".
מתי התחלת להתעניין בעולם האור, הלייזרים והננו-טכנולוגיה, ומה משך אותך דווקא לתחום הזה?
"מה שסיקרן אותי במיוחד היה לגלות שחומרים יכולים להתנהג בצורה מאוד שונה בסדר גודל הננומטרי לעומת סדר הגודל שאנחנו רגילים אליו. למשל, אנחנו רגילים לחשוב על זהב כחומר צהוב ומבריק, אבל ננו-חלקיקי זהב מופיעים בצבע אדום כהה, והגוון משתנה בהתאם לגודל שלהם. התופעה הזאת קשורה לאופן שבו האלקטרונים בזהב מגיבים לאור, ולהבין את הקשר הזה היה לי מאוד מעניין. האינטראקציה בין התכונות הגליות והחלקיקיות של האור לבין חומר יכולה ליצור תופעות מעניינות. אחת מהן היא התופעה שחקרתי בדוקטורט - כוחות אופטו-מכאניים, כלומר מצב שבו אור מפעיל כוח מכאני על החומר, בדומה לכדורי ביליארד שמתנגשים זה בזה. עניין אותי איך אפשר להשתמש בתופעות הללו כדי לפתח טכנולוגיה חשובה ומשמעותית".
הדוקטורט שלך עסק במיקוד אור לייזר. איך זה עובד?
"יש מגבלה פיזיקלית שמונעת מאור להתמקד מתחת לגודל מסוים. אנחנו הראינו שאפשר לעקוף אותה באמצעות מבנים מיקרוניים פשוטים, שיוצרים אזורי אור מרוכזים במיוחד. בעזרת זה אפשר לראות עצמים זעירים מאוד וגם להזיז אותם באמצעות האור.
המשמעות: שיפור דרמטי ביכולת ההדמיה, לצד אפשרות לשלוט בחלקיקים זעירים ללא מגע".
אילו יישומים רפואיים עשויים לצמוח מהמחקר?
"אפשר להשתמש בננו-חלקיקים כדי להעביר תרופות בדיוק לאזור הרצוי בגוף, לבצע טיפולים ממוקדים, ואפילו לזהות מחלות בשלב מוקדם באמצעות חיישנים זעירים. השליטה באמצעות אור מאפשרת דיוק גבוה מאוד, בלי מגע פיזי".
הקשר נוצר כמעט במקרה: "קיבלתי מייל עם קול קורא, מצאתי פרויקט שעניין אותי, פיתוח טכנולוגיה למיפוי רשתית העין על שבב, ומשם הכול התגלגל".
שבב קטן, שינוי גדול: העתיד של בדיקות העיניים – כותרת ביניים
במסגרת הפוסטדוקטורט תעבוד שור על פיתוח מערכת להדמיית רשתית העין: "אנחנו מנסים לקחת מערכת גדולה ויקרה, ולהקטין אותה לשבב. זה יהפוך את הבדיקה לנגישה יותר, זולה יותר, וזמינה גם במרפאות קהילתיות".
הטכנולוגיה עשויה לאפשר גילוי מוקדם של מחלות כמו ניוון מקולרי וגלאוקומה ואף לזהות שינויים זעירים עוד לפני הופעת סימפטומים.
כיצד את רואה את עתיד התחום?
"פוטוניקה מאפשרת דיוק, מהירות ומזעור ברמה שקשה להשיג באמצעים אחרים. אם נצליח לתרגם את הטכנולוגיות האלו לשימוש קליני הן יוכלו לשנות את עולם הרפואה".
יש לך טיפ לסטודנטיות וסטודנטים צעירים?
"להיות פתוחים, מולטי-דיסציפלינריים ולא לפחד לשנות כיוון. הרבה מההתקדמות מגיעה דווקא מהמקומות הלא צפויים".
מודלים לחיקוי?
"אני לוקחת השראה מהרבה אנשים, כאלה שהיו אנושיים ונגישים, כאלה שלקחו סיכונים, וכאלה שחלקו ידע בנדיבות".
