פרופ' דורון נוה זכה בפרס הרקטור לחדשנות מדעית

פרופ' דורון נוה הוא אחד מ-11 זוכות וזוכים של אוניברסיטת בר-אילן בפרס הרקטור לחדשנות מדעית לשנת תשפ"ה. הפרס הוענק לפרופ' נוה בזכות פיתוח חדשני של פוטוספקטרומטר על שבב: התקן ננו-אלקטרוני זעיר המסוגל למדוד את הספקטרום של האור. עד עכשיו, מדידות כאלה בוצעו בעזרת מכשירים גדולים ויקרים, אשר דורשים מומחיות רבה בהפעלתם, וכיולים רבים. "הספקטרומטר שנמצא כרגע במעבדה שלי הוא באורך 180 ס"מ, ועולה מאות אלפי יורו", אומר פרופ' נוה. "את השבב הזה ניתן להתקין בטלפון הנייד, בשעון החכם או במערכות מחשב שונות, ולבצע באמצעותו מדידות מסוגים שונים, ללא צורך ברכיבים מכניים או אופטיים נוספים".

מדידת ספקטרום האור תוכל לסייע בזיהוי חומרים ותערובות בקלות ובמהירות, גם במקרה של חומרים שנראים לנו זהים. "כל חומר בטבע, או תערובת של חומרים, מחזירים ספקטרום שונה של אור, אבל לעין האנושית יש רזולוציה מאוד נמוכה וברוב הפעמים היא לא מסוגלת להבחין בהבדלים", מסביר פרופ' נוה. "מתכות שונות, למשל אלומיניום או ניקל, נראות זהות לעין האנושית – אך ספקטרום האור שהן מפיצות שונה. כך גם אבקות שונות, כמו סוכר או מלח, או תמיסות, למשל של מי סוכר לעומת מי מלח. מדידת ספקטרום האור יכולה לקבוע בקלות באיזה חומר, או תערובת של חומרים, מדובר. יתרה מזאת: אם נוסיף שכבה חישובית נוספת, ונאמן את האלגוריתם לפענח את משמעות הספקטרום של האור ולכייל את הכמות היחסית של המרכיבים בתמיסה, נוכל לא רק לדעת כי התמיסות נבדלות אחת מהשנייה – אלא לפענח מה ריכוז כל אחד מהמרכיבים בכל תמיסה".

הפיתוח של פרופ' נוה משלב בתוכו התקן ננו-אלקטרוני זעיר, עשוי מחומרים דו-מימדיים חדשניים, ותוכנה העושה שימוש ב-AI, בלמידת מכונה ובאלגוריתמים כדי לפענח את הדאטה. "למחקר הזה היו שותפים רבים בארץ ובעולם, ובהם פרופ׳ אמיר לשם וד״ר איתן פתיה מהפקולטה להנדסה", אומר פרופ' נוה. "מדובר בעבודה שכוללת אינטגרציה של כמה תחומים, וכאן נמצאת החדשנות שלנו. זה מאוד מעניין גם לסטודנטים, שיכולים להתעסק עם דברים שהם רב-תחומיים ובהיבטים שונים של בעיה מסוימת".

המשמעויות של הפיתוח מרחיקות לכת. "עם פיתוח אפליקציות נכונות, המערכת הזו תאפשר, למשל, לצלם במרכול פרי מסוים, להפעיל את הפוטוספקטרומטר ולמדוד כמה סוכר יש בפרי, או מה ריכוז המים, מה שיאפשר לקבוע האם הפרי מתוק ובשל", אומר פרופ' נוה. "אפליקציה נוספת היא מעקב אחר רמות הסוכר בדם. כלי הדם שנמצאים מתחת לעור מחזירים גם כן אור – אבל החזר האור הזה משתנה מאדם לאדם בהתאם לצבע העור למשל, לעובי שכבת השומן, כך שלכל אדם יש את הספקטרום האישי שלו, והוא גם משתנה לאורך היום, כי רמות הסוכר בדם הן שונות, למשל, כשאנחנו מתעוררים בבוקר, או אחרי ארוחה טובה. אבל אם נפתח אפליקציה שמבצעת כיול אישי למשתמש – היא תוכל למדוד את רמות הסוכר שלו בדם, מה שיסייע לחולי סכרת בבדיקה לא פולשנית. באותה מידה, יכולה המערכת לעבוד עם אפליקציה שמודדת את רמות האלכוהול בדם".

בשנים הקרובות צוות המחקר של פרופ׳ נוה יבדוק האם התקן מסוג זה יכול לתרום גם לתחום איכות הסביבה, לזהות ריכוזים של גזים באוויר, ולנתר זיהום אוויר או זיהומים במים. בעתיד הקרוב, מספר פרופ' נוה, הוא מתכנן להתחיל לחקור גם את האפליקציות הביולוגיות הטמונות בפוטוספקטרומטר, על ידי זיהוי מרבצי חיידקים ופטריות וסיווגם.

לצד פרופ' נוה, זכו בפרס הרקטור לחדשנות מדעית לשנת תשפ"ה עשרה חוקרים נוספים של בר-אילן: פרופ' ירון אורנשטיין מהפקולטה למדעי החיים והמחלקה למדעי המחשב , פרופ' אילנה בלומברג מהמחלקה לבלשנות וספרות אנגלית, פרופ' אלכסנדר גוטרמן מהמחלקה למתמטיקה, ד"ר אוריאל גלמן מהמחלקה לתולדות ישראל ויהדות זמננו, פרופ' יהודה הלפר מהמחלקה לפילוסופיה יהודית, פרופ' דוד זיתון מהמחלקה לכימיה, ד"ר אילון יוגב מהמחלקה למדעי המחשב, פרופ' יאיר לורברבוים מהפקולטה למשפטים, פרופ' מירי רוזמרין מהתוכנית ללימודי מגדר, ופרופ' אורלי שפירא-לשצ'ינסקי מהפקולטה לחינוך. על המחקרים פורצי הדרך שלהם תוכלו לקרוא כאן.