על קוואזי גבישים ויחס הזהב

פרס נובל שניתן לפרופ' דני שכטמן מהטכניון מתאר את הפסיפס של הטבע

קוואזי גבישים. מתוך ויקיפדיה
קוואזי גבישים. מתוך ויקיפדיה

האקדמיה השבדית המלכותית למדעים החליטה להעניק את פרס הנובל לכימיה לשנת 2011 לחוקר הישראלי דן שכטמן (וויקיפדיה) (Daniel Shechtman) מהטכניון עבור התגלית של גבישים כמו-מחזוריים או קוואזי-גבישים (quasicrystals).

פסיפס מרהיב של אטומים

בקוואזי-גבישים (המונח בוויקיפדיה), אנו מוצאים את הפסיפסים המרתקים המצויים בעולם האומנות הערבי משוכפלים פעם אחר פעם ברמה של האטומים: תבניות סדורות שלעולם לא חוזרות על עצמן. אולם, התצורה שנמצאה בקוואזי-גבישים נחשבה כבלתי-אפשרית, ודן שכטמן נאלץ להיאבק בקרב עז כנגד המדע הקיים. פרס הנובל לכימיה לשנת 2011 שינה מהיסוד את הרעיון הכימי של חומר מוצק.

בבוקרו של השמונה באפריל 1982, במיקרוסקופ האלקטרוני של דן שכטמן הופיעה תמונה המנוגדת לחלוטין לחוקי הטבע. בכל חומר מוצק, החוקרים סברו כי האטומים ארוזים בתוככי גבישים בתבניות סימטריות החוזרות על עצמן באופן מחזורי שוב ושוב. עבור המדענים, מאפיין החזרה היה גורם נדרש על מנת לקבל גביש.

התמונה שקיבל שכטמן, לעומת זאת, הראתה כי האטומים בגביש שלו נארזו בתבנית שלא חזרה על עצמה. תבנית כעין זו נחשבה כבלתי-אפשרית כמו הבנייה של כדורגל באמצעות פוליגונים בעלי שש פינות בלבד, כאשר כדור מחייב את השימוש הן במחומשים והן במשושים לשם כך. התגלית של שכטמן הייתה שנויה במחלוקת ביותר. במהלך הגדרת ממצאיו, הוא אפילו התבקש לעזוב את קבוצת המחקר שלו. אולם, המאבק העיקש שלו אילץ, בסופו של דבר, את המדענים לשקול מחדש את תפיסתם בנוגע לטיבו הבסיסי של החומר.

פסיפסים בלתי-מחזוריים, כמו אלו הנראים בפסיפסים אסלאמיים מימי-הביניים של ארמון אלהמברה בספרד ובארמונות נוספים באירן, סייעו למדענים להבין כי קוואזי-גבישים דומים לכך ברמה האטומית. בפסיפסים אלו, כמו קוואזי-גבישים, התבניות סדירות – הן מתאימות לחוקי המתמטיקה – אולם הן לעולם לא חוזרות על עצמן.

כאשר מדענים מתארים את הקוואזי-גבישים של שכטמן, הם משתמשים במושג שמקורו במתמטיקה ובאומנות: יחס הזהב (המונח בוויקפדיה). מספר זה כבר הצליח לעניין את המתמטיקאים של יוון העתיקה, מאחר והוא מופיע באופן נרחב בגיאומטריה. בקוואזי-גבישים, לדוגמה, היחס שבין המרחקים השונים שבין האטומים מתייחסים לממוצע הזהב.

בעקבות תגליתו של שכטמן, מדענים אחרים הצליחו לייצר סוגים שונים של קוואזי-גבישים במעבדה וכן גילו כי קוואזי-גבישים טבעיים מופיעים בדגימות מינראליות מנהר רוסי. חברה שבדית גם מצאה קוואזי-גבישים בצורה מסויימת של פלדה, כאשר גבישים אלו מחשלים את החומר בדומה לשריון. כיום, מדענים עורכים ניסויים תוך שימוש בקוואזי-גבישים במוצרים שונים כגון מחבתות ומנועי דיזל.

פרופ' דני שכטמן מהטכניון זכה בפרס נובל לכימיה לשנת 2011

לתגלית הקוואזי גבישים של פרופ' דני שכטמן יש השלכות על הכימיה, הפיזיקה, הנדסת החומרים ואפילו על האמנות

שיתוף ב facebook
שיתוף ב twitter
שיתוף ב linkedin
שיתוף ב whatsapp
שיתוף ב email
שיתוף ב print

8 תגובות

  1. באחד הראיונות הרבים שהיו היום בנושא, ברדיו, שמעתי מישהו שתאר עסקים
    שלמים שמייצרים מוצרים על בסיס הגילוי הזה – כי זה מה שעניין את הכתב.
    אחד מהדברים האלו היה ייצור מחטים מיוחדות שהן דקות במיוחד אולם יחד
    עם זה חזקות מאוד לצרכים מיוחדים.
    לצערי לא יכולתי להאזין לכתבה ולהתרכז בה.
    מעניין לדעת על יישומים בתעשיה לקוואזי גבישים.
    אם למישהו יש ידע נוסף בנושא.

  2. ישנה חברה בשם Thomson Reuters והיא חברת הימורים שמהמרת מי יזכה כל שנה בפרסי הנובל בתחומי הדעת השונים במדעים השונים והיא מפרסמת את ההימורים שלה. מה שמעניין הוא שהשם של דן שכטמן כבר הופיע כמה פעמים בבורסת ההימורים לזכייה בפרס נובל בשנים קודמות והוא הופיע אצל תומסון רויטרס יחד עם השם של רוג'ר פנרוז – שגילה את ריצוף פנרוז. כלומר שחזו שאם דן שכטמן יזכה בנובל זה יהיה יחד עם פנרוז. ועדת הנובל החליטה לתת את הפרס רק לשכטמן על התגלית של הקוואזי גבישים, כי הוא התחיל תחום חדש לגמרי. שימו לב ששכטמן הוא זוכה פרס הנובל הישראלי היחיד מבין כל עשרת הזוכים שהיו לנו שזוכה בפרס לבדו ללא שותפים. וזה משמעותי ביותר! כי פירושו שהוא עשה את פריצת הדרך לבדו.

  3. כתבתם בקישור הלפני-אחרון שהוא "זכה בפרס נובל לכימיה לשנת 1201".

    שנת 1201? אולי פרס נובל לאלכימיה…

כתיבת תגובה

האימייל לא יוצג באתר.

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.

דילוג לתוכן