לראשונה בהיסטוריה מדענים יצרו חד-גביש מזהב
חוקרים בטכניון הצליחו לגדל, לראשונה, חד-גביש נקבובי מזהב. לחומרים כאלה יש פוטנציאל יישומי נרחב. לחד-גביש יתרונות רבים, הנובעים מהעדרם של גבולות גרעיניים האופייניים לגבישים 'רגילים'
חוקרים בטכניון הצליחו לגדל, לראשונה, חד-גביש נקבובי מזהב. המחקר, שהתפרסם בכתב העת Nature Communication, נערך על ידי הדוקטורנטית מריה קויפמן כריסטוסוב בהנחיית פרופ' בעז פוקרוי מהפקולטה למדע והנדסה של חומרים. חומר גבישי עשוי להיות רב-גביש או חד-גביש. חד-גביש (single crystal) הוא חומר העשוי מאטומים המסודרים בסדר מחזורי ארוך טווח, ואילו רב-גביש הוא חומר הבנוי מחד-גבישים. לרב-גביש תכונות שונות מאלה של החד-גביש - הבדל הנובע מהסידור השונה של האטומים.
- כל התכנים הכי מעניינים - בעמוד הפייסבוק שלנו
חד-גביש אינו המצאה אנושית; הוא קיים בטבע בחומרים שונים. יהלום, למשל, הוא חד-גביש של פחמן. בטבע קיימים אורגניזמים שמסוגלים ליצור חד-גבישים בעלי מראה 'לא גבישי', כלומר צורתם מעוגלת ואין בהם פאות ישרות. לעתים הגבישים הללו פורוזיביים, כלומר נקבוביים. "יש בטבע גבישים בעלי צורה מורכבת ביותר וללא פאות כלל, והם למעשה גביש יחיד," אומר פרופ' פוקרוי. "לדוגמה, הקוץ של קיפוד הים הוא גביש יחיד. מי שאינו מומחה בנושא יתקשה להאמין שהצורות האלה הן גביש יחיד".
חד גביש של זהב ננו-פורוזיבי
דוברות הטכניון
חד-גבישים מלאכותיים, המיוצרים (מגודלים) במעבדה, מאופיינים בדרך כלל במראה יותר 'גבישי', כלומר בפאות מובהקות. עד כה כמעט לא יוצרו במעבדות חד-גבישים שהם מעוגלים ונקבוביים כמו בטבע, שכן תהליך ייצור זה הוא אתגר מדעי-הנדסי מורכב מאוד. "אפשר כמובן לייצר חד-גבישים 'גבישיים' במעבדה ואז לעבד אותם עד שיגיעו לצורה המורכבת הרצויה, אבל זהו תהליך יקר וממושך, ובעצם בלתי אפשרי כשאנחנו מבקשים לקבל בסופו של דבר גביש פורוזיבי. לכן מושקע מאמץ רב בפיתוח דרכים לגידול של חד-גבישים".
הצלחתם של חוקרי הטכניון בגידול גביש פורוזיבי במעבדה מבוססת על תהליך חדשני שפיתחו השניים: טיפול תרמי בשכבות דקות של זהב וגרמניום. טיפול זה יוצר טיפות נוזל שגודלן עשרות מיקרונים. קירור הטיפות מאפשר לזהב להתגבש תוך יצירת נקודת-התגרענות (נוקליאציה) אחת, וכך נוצר חד-גביש פורוזיבי. בדיקות יסודיות של התוצר, באמצעות הציוד המתקדם במרכז למיקרוסקופיית אלקטרונים בטכניון, מגלות כי מדובר בחד-גבישים שבתוכם תעלות בקוטר של עשרות ננו-מטרים. "המוטיבציה שלנו בפיתוח הטכנולוגיה החדשה היא מוטיבציה מדעית טהורה," מסבירה מריה קויפמן, "אבל ברור שלחומרים כאלה יש פוטנציאל יישומי נרחב. לחד-גביש יתרונות רבים, הנובעים מהעדרם של גבולות גרעיניים האופייניים לגבישים 'רגילים'. עם היתרונות האלה נמנים חוזק מכני, עמידות גבוהה בחום ושיפור בהולכת חשמל וחום."
המחקר האמור מבוצע בתמיכת מכון ראסל ברי למחקר בננו-טכנולוגיה בטכניון, במימון מענק ה-ERC שניתן לפרופ' פוקרוי מהאיחוד האירופי, ובשיתוף פעולה עם המאיץ (סינכרוטרון) בגרנובל, צרפת.
היכנסו לעמוד הפייסבוק החדש של nrg
נא להמתין לטעינת התגובות
אקו"ם