חוקרים הצליחו לגדל שכבות ננו-יהלום במעבדות הטכניון

המחקר פורסם בגליון האחרון של כתב העת סיינס

לאחר 12 שנות מחקר הצליחו חוקרים לגדל שכבות ננו-יהלום במעבדות הטכניון. החוקרים אומרים כי מדובר בהישג מדעי ובפריצת דרך, המאפשרים לבקר תהליכי נוקלאציה של שכבות יהלום פוליגבישיות על מצעים שונים. כמו כן, תוצאות המחקר עשויות לשפוך אור על תהליך היווצרות הפחמן המוצק בזמן המפץ הגדול שהביא לבריאת העולם. חלקיקי היהלום שגודלו במעבדות הטכניון, דומים לאלה שנמצאו בעבר במטאוריטים. פרופסור אלון הופמן, ראש המעבדה לשכבות דקות ופני שטח בפקולטה לכימיה בטכניון, אומר כי לפיתוח יש גם השלכות תעשייתיות מרחיקות לכת.

לפיתוח התהליך המהפכני חברו חוקרים מישראל, מגרמניה ומהונג קונג. המודל התיאורטי המסביר את מנגנון היווצרות הננו-יהלום הוצע על ידי פרופסור ישעיהו ליפשיץ מהכור הגרעיני בנחל שורק ועל ידי פרופסור הופמן מהטכניון. החישובים התיאורטיים, הבאים לתמוך במודל, נעשו על ידי קבוצות חוקרים בגרמניה ובהונג קונג. הפיתוח המעבדתי נעשה במעבדות הפקולטה לכימיה בטכניון ברשותו של פרופסור הופמן, שם עבדו על הפרוייקט שני דוקטורנטים: אירנה גוזמן ואלכסי חאימן.

החוקרים הסבירו כי ייחודו של הפחמן טמון ביכולתו ליצור קשרים כימיים מסוגים שונים ומגוונים, בינו לבין עצמו ובינו לבין אלמנטים אחרים. במכרות מוצאים אותו בצורת יהלום חד-גביש. ההימצאות של יהלום בגודל זעיר, ננומטרי, שניתן לראותו רק במיקרוסקופ מיוחד, מעיד על כך שתנאי היווצרות היקום תואמים לתנאי היווצרות היהלום.

כחומר הקשה ביותר בטבע, משמש היהלום לא רק כתכשיט יקר, אלא גם, ובעיקר, כחומר חשוב ביותר לתעשייה, כציפוי וככלי חיתוך. בציפוי יהלום משתמשים גם בחלונות מעבורות חלל ובכיפות טילים. הוא גם מפזר החום הטוב ביותר בטבע, ולכן הוא חשוב מאוד בתעשיית המיקרו-אלקטרוניקה. ניתן לגדל יהלום, כפי שהוא נוצר בתהליך בריאת העולם – בטמפרטורות גבוהות ובלחצים גבוהים של אלפי אטמוספירות. במעבדות הטכניון מגדלים יהלום בטמפרטורות של מאות מעלות ובלחצים תת-אטמוספריים, שקל יותר לעבוד עימם במעבדה. "פיתחנו בפקולטה לכימיה, בתמיכתם הטכנית של יצחק ליאור ועובדי בתי המלאכה, שתי מערכות שבעזרתן אנו יכולים לגדל שכבות ננו-יהלום מתוך תערובת של גזים, מימן ומתן (שניהם נמצאים בשפע בטבע וידידותיים לסביבה)", מסביר פרופסור הופמן. "אנו יכולים היום לגדל שכבות יהלום דקיקות ורצופות על פני מוצקים, בעובי תת מיקרון עד מספר מיקרונים בודדים".

כך ניתן לצפות כלי ברזל וחיתוך, כמו גם חלון אופטי, ולהפכם לעמידים ביותר. אין צורך לעבוד מלכתחילה עם החומר הקשה, אלא לעבוד עם חומר שקל ונוח לעבדו ורק אז לצפותו בשיכבת היהלומים הדקיקה המקשיחה אותו.

במעבדה לשכבות דקות ופני שטח בפקולטה לכימיה של הטכניון, הצליחו החוקרים לגדל גרעינים ראשונים של ננו יהלום, בשיקוע מפאזת הפלסמה, ולהציע מודל המסביר את תהליך היווצרות חלקיקי ננו-יהלומים (יהלומים זעירים ביותר) מפאזת הפלסמה. התגלית הזו זכתה להדים רבים בעולם המדעי ופורסמה בעיתון "סיינס" היוקרתי, שכן עד כה תהליך ה נוקלאציה של היהלום מפאזת הפלסמה לא היה ברור. "מעתה ניתן יהיה לשלוט טוב יותר על מיקום הגידול של היהלום, אם זה בקצה פלדה שיהפוך אותה לסכין חיתוך עמיד ביותר, אם זה בחלון החללית או בכיפת הטיל", אומרים החוקרים.

ידען ננו טכנולוגיה

http://www.hayadan.org.il/BuildaGate4/general2/data_card.php?Cat=~~~341675915~~~191&SiteName=hayadan

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

כתיבת תגובה

האימייל לא יוצג באתר.

דילוג לתוכן