לראשונה אי-פעם פותח סבון מגנטי

מדענים מאוניברסיטת בריסטול פיתחו סבון המורכב ממלחים עתירי-ברזל המומסים במים ואשר מגיבים לשדה מגנטי כאשר מכניסים אותם לתמיסה. הטמעת תכונה זו בסבונים מוגמרים תוכל לשכך את הדאגות בדבר השימוש בסבונים לניקוי שפכי נפט ותוכל להביא למהפכה במוצרי ניקוי תעשייתיים.

”]מדענים מאוניברסיטת בריסטול פיתחו סבון המורכב ממלחים עתירי-ברזל המומסים במים ואשר מגיבים לשדה מגנטי כאשר מכניסים אותם לתמיסה. הטמעת תכונה זו בסבונים מוגמרים תוכל לשכך את הדאגות בדבר השימוש בסבונים לניקוי שפכי נפט ותוכל להביא למהפכה במוצרי ניקוי תעשייתיים.

מדענים מחפשים מזה זמן רב אחר הדרך לשלוט בסבונים מרגע הכנסתם לתוך תמיסה על מנת להגביר את יכולתם להמיס שמנים במים ובשלב הבא להרחיקם מהתערובת. צוות החוקרים מאוניברסיטת בריסטול חקרו בעבר סבונים הרגישים לאור, לפחמן דו-חמצני או לשינויי בערכי החומציות, הטמפרטורה או הלחץ. פריצת הדרך האחרונה של הצוות, כפי שפורסם בכתב-העת המדעי Angewandte Chemie, קשורה לפיתוח של הסבון הראשון אי-פעם הרגיש לשדה מגנטי.

הוצע כי סבונים מקבוצת הנוזלים היוניים, המורכבים בעיקר ממים וממספר תצמידי מתכות מעבר (אטומי מתכות כבדות כגון ברזל הקשורים להלידים כגון ברום או כלור), יוכלו לשמש כחומרים הניתנים לבקרה באמצעות מגנטים מזה זמן רב, אולם החוקרים סברו תמיד כי המרכזים המתכתיים מבודדים מדי בתוככי התמיסה, תכונה המונעת מהם יחסי-גומלין ארוכי-טווח הנדרשים לפעילות מגנטית.

החוקרים מאוניברסיטת בריסטול יצרו את הסבון המגנטי שלהם בעזרת המסת ברזל במגוון חומרי-סבון אינרטיים המורכבים מיוני כלור וברום הדומים לאלו הנמצאים במי-פה או במרככי-שיער נפוצים בבית. הוספת הברזל יצרה מרכזים מתכתיים בתוככי חלקיקי הסבון.

על מנת לבדוק את תכונות המוצר החדשני שלהם, החוקרים הכניסו למבחנה את הסבון ומיקמו אותו מתחת לתמיסת אורגנית דחוסה פחות. כאשר החוקרים הכניסו לתערובת זו מגנט, הסבון עתיר-הברזל הצליח להתגבר הן על כוח המשיכה והן על מתח הפנים שבין המים לבין השמן, תוך שהוא מתרומם דרך הממס האורגני ומגיע עד למקור האנרגיה המגנטית, הדגמה המוכיחה את תכונותיו המגנטיות של הסבון.

ידוע כי כאשר חומרי סבון מוכנסים לתוך מים הם יוצרים צברים דביקים זעירים (חלקיקים הקרויים מיצלות). החוקרים השתמשו בשיטה מתקדמת (small angle neutron scattering, SANS) על מנת לאמת כי יצירת חלקיקים זעירים אלו של החומר עתיר-הברזל היא האחראית לקבלתן של תכונות מגנטיות אלו. מסבירה החוקרת הראשית: “החלקיקים של הסבון, הנמצאים בתמיסה, זעירים מאוד ולכן קשה לראותם בעזרת האור, אולם ניתן לעשות זאת בקלות בעזרת השיטה הנ”ל המשמשת לחקר המבנה וההתנהגות של כל סוגי החומרים בעלי גדלים אופייניים המשתרעים בטווחים של מננומטר ועד עשירית המיקרומטר.”

הפוטנציאל של יישומי סבונים מגנטיים הוא עצום. היכולת שלהם להגיב לגירויים חיצוניים מספקת את האפשרות לשנות שלל תכונות, כגון מוליכות חשמלית, נקודת התכה, הגודל והצורה של הצברים ומידת התמוססותם במים, בעזרת מתג מגנטי חיצוני פשוט. באופן רגיל, גורמים אלו, המהווים בסיס ליישום היעיל של סבונים במגוון מערכות תעשייתיות, היו נתונים בעבר לבקרה רק באמצעות הפעלת מטען חשמלי או שינוי של רמת החומציות, הטמפרטורה או הלחץ של המערכת – כולם גורמים המשנים את המערכת באופן בלתי-הפיך ואשר יקרים לביצוע.

התכונות המגנטיות של הסבון גם מקילים על איסופו והרחקתו מהמערכת מרגע הוספתו אליה, תכונה המספקת אפשרות ליישומים נוספים בתחומי ניקוי הסביבה והטיפול במים ובשפכים. ניסויים מדעיים המחייבים בקרה מדויקת של טיפות נוזל יוכלו גם הם להתבצע בקלות בעזרת ההוספה של סבונים אלו והפעלת שדה מגנטי.

מסביר אחד מהחוקרים: “כיוון שרוב המגנטים מורכבים ממתכות, מנקודת מבט מדעית טהורה, סבונים אלו ממשפחת נוזלים יוניים יוצאי דופן במיוחד, והופכים אותם לתגלית מעניינת ביותר. כל מערכת המגיבה רק בעקבות חשיפה לגירוי חיצוני שאינו משפיע על הרכבה הפנימי מהווה פריצת דרך עיקרית מאחר וניתן לייצר מוצרים הפועלים רק לאחר קבלת הגירוי.”
הידיעה על המחקר

סבון מגנטי: מגנט מושך החוצה את הסבון מתמיסות שונות, בכלל זה שמן ומים.
[באדיבות: Institut Laue-Langevi]