הבטחה גדולה בחלקיק אחד קטן

מאת איתמר מנוחין.

ארתור ס’ קלארק, סופר המדע הבדיוני הידוע, טען כי אי אפשר להבחין בין טכנולוגיה מתקדמת לבין קסם. פרופסור משנה לילך עמירב אימצה זאת ללב, ושילבה ננוטכנולוגיה ואנרגיה ירוקה,  במטרה ליצור “שרביט קסמים”.

אם תפגשו את לילך עמירב ברחוב, לא תתנו לה יותר מ-30. למעשה היא כבר אמא לשניים, ופרופסורית משנה טרייה עם מעבדה משלה בפקולטה לכימיה ע”ש שוליך בטכניון. לאחר שסיימה פוסט-דוקטורט באוניברסיטת ברקלי, עמירב שבה לארץ, חדורת אנרגיות, על מנת להקים מעבדה משלה. כמו רבים אחרים, גם היא שואפת לפתח טכנולוגיה לצבירת אנרגיה סולרית דרך חלקיקים מיוחדים. עם נסיונה העשיר בננוטכנולוגיה (טכנולוגיה זעירה בסדר גודל של מיליארדית עד מליונית המטר), היא מביאה גישה חדשה ושונה לתחום. אך כדי להבין את החדש והשונה, צריך להכיר את הקיים.

החלום הרטוב – אנו רוצים לפרק מולקולת מים. אם נפצל מולקולת מים לרכיביה, מימן וחמצן, נקבל דלק מימני. אותו דלק מימני הוא דלק אידיאלי בעיני רבים. צפיפות האנרגיה למשקלו גבוהה. מעבר לכך, כששורפים אותו, נוצרים חזרה רק אותם מים כתוצר לוואי –  אין זיהום סביבתי כלל. יש עימו גם בעיות, הדלק תופס נפח רב – אך למרות זאת, כרגע הוא מהפתרונות המוצלחים והנבדקים כיום.

וכיצד המדענים רוצים לעשות זאת? השאיפה היא ליצור חלקיקים מיוחדים, שנקראים פוטו-קטליזטורים. כאשר מאירים עליהם באור שמש, יש בליעה של האור, ויצירת מטענים חשמליים. לאחר מכן,  מפרידים בין המטענים – לדוגמא אלקטרון ופרוטון. כך נוצר מתח חשמלי, אותו מפעילים על מים במטרה לפצל אותם.

לילך הסבירה לי כל זאת בעודנו יושבים על כוס קפה, אך היא לא התחילה ישר מההסבר הטכני, אלא מאנלוגיה מבודחת לשרביט של קוסם: יוצא מהשרביט אור, פוגע בחפץ כלשהו, ונוצר חומר חדש, יש מאין. “פוטו-קטליזה, אותו תהליך של יצירת דלק מאור, היא הדבר הקרוב ביותר שיש לנו לקסם!” אמרה לילך.

אך להיות מדען בתחום האנרגיה הסולרית זה לא פשוט. זהו תחום צפוף – יש בו חוקרים רבים, וצריך להביא משהו ייחודי לשולחן על מנת להתבלט. את אותו ערך מוסף, לילך תורמת מרעיונותיה וניסיונה בתחום הננוטכנולוגיה. במשך שנים, רוב המדענים בתחום הפוטו-קטליזה חקרו אוספים גדולים של מולקולות, ועשו ממוצעים על הנתונים שקיבלו. לילך, לעומת זאת, מנסה לחקור חלקיקים יחידים.

“אני חושבת שהגישה שאני מביאה שונה במקצת”, היא אומרת. “לדוגמא, אני לא שמה את עצמי במרוץ לשפר את יעילות התגובה שלי בעוד כמה אחוזים אלא בוחרת להתמקד במחקר יותר בסיסי על התהליך עצמו. במשך שלושה עשורים אנשים ביצעו (בעיקר) מחקר בעל אופי אמפירי: ניסו כל מיני חומרים שונים, בדקו אותם, שינו אותם קצת, ובדקו שוב. זה נבע  מהמגבלות הטכנולוגיות, הן ברמת יכולת הכנת החומרים והן מבחינת הכלים שעמדו לרשותנו לצורך איפיונם.  אני מביאה איתי כלים מתקדמים מתחום הננוטכנולוגיה. תחום שמאפשר כיום הכנת חומרים בצורה חסרת תקדים, ואיפייון ברמת דיוק אטומית. ברגע שמגיעים לרמת שליטה שכזו, ניתן לבודד משתנים ולעשות מחקר שיטתי ומסודר יותר. בנוסף, במעבדתי אנחנו מצליחים לעקוב אחר חלקיק יחיד בזמן שהוא משמש כפוטו-קטליזטור בתגובה כלשהי. כך מתאפשר מחקר ברמת החלקיק הבודד ובזמן אמת. זה משהו שייחודי לנו.”

כחלק מתהליך עבודתם, לילך וחברי מעבדתה יוצרים חומרים חדשים, מאפיינים את החומרים לפי פרמטרים שונים (למשל בליעת האור) באמצעות מכשירי מדידה מתאימים, ומנתחים את התוצאות באמצעות תוכנות ממוחשבות. מעבדה ייחודית ויקרה כזו אינה דבר טריוויאלי.

חזרתה של לילך לישראל הייתה תלויה בכך שידעה שיש משאבים ומעבדה אשר יקלטו אותה בארץ. “הרבה פעמים, כשמדברים בתקשורת על בריחת מוחות, מזכירים כספים. אנשים מחוץ לאקדמיה חושבים שמדובר במשכורות, אך אף אחד לא מדבר על משכורות. מדובר על כספים למחקר, שזה גם למעבדה, למלגות לסטודנטים, לקניית כימיקלים לניסויים, לציוד מעבדה, וגם כספים שהולכים למוסד, שמאפשרים לו להקים מעבדות שרות, מכוני מחקר… יש לזכור כי הדברים האלו דורשים תחזוקה שוטפת, והשקעה מתמדת,” היא אומרת.

כיצד הגיעה לתחום המחקר הזה?

מסתבר שהתשובה מתחילה כבר בבית. לילך גדלה בבית לשני הורים אקדמאים – אביה הוא מדען מוביל בתחום הכימיה האנליטית, ואמה עובדת במחלקה לאיכות הסביבה בעיריית תל אביב. כבר כילדה התעניינה והתעסקה בסוגיות כגון החור באוזון, יצירת סוללות מלימונים, ועוד. “בגיל חמש שאלתי את אבא שלי כיצד נוצרת הקשת, והוא ענה לי. שאלתי שאלות, והיה מי שידע לענות לי, וזה עודד את הסקרנות שלי. לדעתי, זה אחד מהתפקידים העיקריים של הורים בחיי ילדיהם – לעודד את אותה סקרנות.”

 איתמר מנוחין לומד בקורס של פרופסור משנה אילת ברעם-צברי – “תקשורת המדע: תיאוריה ומעשה” – שניתן במחלקה לחנוך למדע וטכנולוגיה. הקורס פתוח לכל הסטודנטים בטכניון.