סיקור מקיף

התגלו צברים אטומיים מגנטיים

צוות מדענים מאוניברסיטת וירג'יניה גילו "על-אטום מגנטי" – צבר יציב של אטומים המסוגל לחקות יסודות שונים של הטבלה המחזורית

איור של החוקרים מאוני' וירג'ינה אותו צרפו למאמר בכתב העת נייצ'ר
איור של החוקרים מאוני' וירג'ינה אותו צרפו למאמר בכתב העת נייצ'ר

צוות מדענים מאוניברסיטת וירג'יניה גילו "על-אטום מגנטי" – צבר יציב של אטומים המסוגל לחקות יסודות שונים של הטבלה המחזורית – ואשר עשוי לשמש בעתיד לפיתוח התקנים אלקטרוניים עבור הדור הבא של מחשבים מהירים יותר בעלי קיבולת זיכרון גבוהה יותר.

הצבר החדיש שהתגלה, המורכב מאטום אחד של ונדיום ומשמונה אטומים של צזיום, מתנהג כעין מגנט זעיר המסוגל לחקות את כוחו המגנטי של אטום מנגן (manganese) יחיד בעודו מאפשר לאלקטרונים בעלי כיווניות ספין מסוימת לזרום בשכבת אטומי הצזיום. הממצאים פורסמו ברשת בכתב-העת המדעי Nature Chemistry.

תודות לשיתופי פעולה נרחבים עם חוקרים נוספים, המדען Shiv N. Khanna, פרופסור במחלקה לפיסיקה באוניברסיטת וירג'יניה שבארה"ב, בחן את תכונותיהם האלקטרוניות והמגנטיות של צברים המורכבים מאטום יחיד של ונדיום המוקף במספר משתנה של אטומי צזיום.

החוקרים מצאו כי כאשר בצבר יש שמונה אטומי צזיום מתקבל מבנה יציב ביותר הודות למצב אלקטרוני מלא – צורתו של אטום הינה יציבה כאשר השכבה החיצונית ביותר שלו מלאה באלקטרונים. כתוצאה מכך, כאשר אטום חובר לאטום אחר, הוא נוטה למסור או לקבל אלקטרוני ערכיות לשם הגעה למצב יציב.

לדברי החוקר הראשי, לצבר יש תנע מגנטי של חמישה בוהר-מגנטונים, שהוא ערך הכפול מזה של אטום ברזל במגנט ברזל מוצק. תנע מגנטי הינו מדד למגנטיות הפנימית של הצבר. גם לאטום המנגן יש תנע מגנטי דומה ושכבה חיצונית מלאה באלקטרונים, הקשורים חזק יותר, והחוקר מסביר כי הצבר החדש יכול להיחשב כחיקוי קרוב של אטום המנגן.

"מטרה חשובה של המחקר הייתה למצוא מהו צרוף האטומים שיוביל לצורונים כימיים שהינם יציבים לאחר חיבור יחדיו של מספר יחידות שונות. קבלת תכונות של מגנטיות והולכה חשמלית היו גם הן חלק מהמטרות שלנו. צזיום הינו מוליך יעיל של חשמל ועל-כן הצבר משלב את היתרון באופי המגנטי שלו יחד עם קלות ההולכה ע"י השכבה החיצונית," מסביר החוקר.

"צרוף כפי שקיבלנו עשוי להוביל לפיתוחים חשובים בתחום של אלקטרוניקה מולקולארית, שטח מחקר שבו המדענים בוחנים את ההולכה החשמלית של פרודות קטנות. החוקרים צופים כי התקנים מולקולאריים שכאלו יסייעו באחסון מידע יציב, במתקנים דחוסים יותר, בתהליכי עיבוד מידע יעילים יותר ובעלי יתרונות נוספים," אומר החוקר.

החוקרים ביצעו בדיקות ראשוניות של פרודות המורכבות משני צברים שכאלו וקיבלו מספר תצפיות מבטיחות ביותר שיוכלו לקדם את תחום הספינטרוניקה (spintronics) – תהליך שבו משתמשים בספין אלקטרוני בכדי להכין התקנים חדישים לעיבוד ואחסון מידע.

החוקרים הציעו גם כי שילוב של אטומי זהב ואטומי מנגן יכול להוביל לצבר נוסף שכזה, שאומנם הינו בעל מגנטיות אך נעדר יכולת להוליך חשמל. לצברים אלו יוכלו להיות יישומים ביו-רפואיים אפשריים כגון חישה, דימות והובלת תרופות.

הידיעה מהאוניברסיטה

6 תגובות

  1. לכל המגיבים שלום.
    בתרגום מדעי מאנגלית לעברית נעשה מאמץ מצידי להשתמש בחלופות העבריות התקניות ביותר. ברבים מהמקרים חלופות אלו נמצאות במילונים שמפרסמת האקדמיה ללשון העברית.
    כדוגמא למקרה שלנו – תֶּנַע זָוִיתִי הינו התרגום התקני של המושג הפיסיקלי angular momentum (מילון פיזיקה: מכניקה (תשל"ג), 1973). מכאן אנו למדים שהתרגום התקני ביותר מתאים לתנע.

  2. מומנט הוא מושג מתמטי, לפעמים מעורפל משהו, שמשמש בהקשרים שונים ומשונים, הרבה פעמים בפיזיקה אבל גם בהסתברות ובתחומים אחרים. בדרך כלל המשמעות שלו היא מכפלה של המרחק בגודל כלשהו התלוי במרחק. למשל, מומנט כוח הוא מכפלה ווקטורית של הזרוע (מרחק מציר סיבוב) והכוח הפועל על הגוף דרך זרוע זו. דוגמא נוספת – מומנט אינרציה (או בעברית מומנט התמד) הוא מכפלת מרחק בריבוע ומסה (מבחינת המתמטיקה זהו מומט מסדר שני).

    לעומת זאת מומנטום זה בעברית תנע, כלומר מכפלה של המסה והמהירות. הקשר של זה למושג המומנט הוא בעיקר מסיבות היסטוריות, ולא צריך לנסות לפרש את זה באופן מילולי מידי. דווקא התרגום העברי מוצלח יותר מהמושג המקורי מכיוון שהוא מדגיש את העובדה שמדובר במדד של תנועה.

    מושג חשוב אחר הוא Angular momentum – מכפלה של מומנט האינרציה והמהירות הזוויתית. למעשה ההגדרה הפורמלית שלו הוא מכפלה של הזרוע בתנע, לכן היסטורית הוא היה נקרא Moment of momentum. זה רק מראה עד כמה הדמיון בשמות שני המושגים עשוי לבלבל. למרבה המזל התרגום המקובל של המושג לעברית הוא תנע זוויתי, תרגום שחותך את הקשר הגורדי של שתי המילים המבלבלות moment ו-momentum ומתרכז במה שחשוב באמת – זה גודל אנלוגי לתנע אבל בהקשר תנועה מעגלית (זוויתית). התרגום הזה פותר את דובר העברית הממוצע מהרהורים פילוסופיים מיותרים על הקשר של התנע הזוויתי למושג המעורפל מומנט.

    אבל העסק הסתבך עם גילוי התכונה המגנטית magnetic momentum, שנקראה כך מכיוון שבמכניקה הקוונטית יש דמיון בין תכונות מתמטיות מסויימות שלה לבין תכונות של Angular momentum. אבל התכונות האלה לא קשורות דווקא לתכונות המתמטיות של המושג הקלאסי המקורי מומנט. מכיוון שהעברית כבר זנחה את המושג המעורפל מומנט בהקשר של תנע זוויתי, ברור שאין טעם להחזיר אותו לשימוש דווקא בהקשר של magnetic momentum שכבר התרחק מאד מהמושג המקורי. לאור כל זה יש לא מעט הגיון בתרגום של דר' נחמני – תנע מגנטי.

    אבל לעומתו רבים אחרים בימינו החליטו (בין אם במודע או שלא במודע) שהשינויים הרבים בהבנה שלנו את המושגים האלה הצליחו לבלבל את הקשר בין המושגים המקוריים לתרגומים שלהם. לאור זאת הם הרימו ידיים והחלו לתרגם לעברית את המושגים האנגליים מילה במילה. וכך magnetic momentum הופך למומנט מגנטי. הגישה הזו תואמת את מגמת התרגום הכללית בימינו שלא מתרגמת "Telephone" ל"שח-רחוק", אלא שומרת על הצורה האנגלית (ולמעשה הבין לאומית).

    המסקנה שלי מכל זה – לא כדאי לנסות להבין פיזיקה רק על סמך השמות של המושגים.

  3. ככל הנראה שני התרגומים לא מתאימים. ככל הזכור לי, וזאת מבלי לבדוק בספר פיזיקה, תנע הוא פרמטר שהוא מכפלה של מהירות ומסה (ולכן הוא קיים בגוף הנמצא בתנועה) ומומנט הוא מכפלה של מרחק (אורך זרוע המנוף) וכוח.

  4. "תנע מגנטי" צריך היה לתרגם כ "מומנט מגנטי". מומנט לא מתורגם כתנע (צריך להבדיל "מומנט" מ"מומונטום")

כתיבת תגובה

האימייל לא יוצג באתר. שדות החובה מסומנים *

דילוג לתוכן