מגזין הטכניון – חורף 2015 כבר כאן. מה תמצאו שם? אפליקציות חדשניות ללקויי-ראייה, מורים ששינו את חיינו, חקלאות העתיד, הדרך הארוכה לתרופות חדשות, הגנה מפני האקרים וחיזוי מוקדם של צונאמי.
לקריאה במגזין: http://bit.ly/1ATsEpX
חודש: מרץ 2015
לשבור את המים
חומר חדש מגדיל פי 10 את יעילותו של תהליך הפוטו-קטליזה לייצור מימן ממים.
כתב העת Science (27 בפברואר 2015) מדווח על פריצת דרך בתחום של איחסון אנרגיה מתחדשת: חומר מזרז חדש, המאפשר ייצור מימן בדרך זולה, יעילה ויציבה לאורך זמן.
מימן נחשב לדלק עתידי מבטיח משום שהוא מופק ממים, הזמינים תמיד, ומפני שכיום כבר קיימות טכנולוגיות המאפשרות את השימוש בו (למשל בהנעת רכב) ללא זיהום נלווה וללא פליטה של גזי חממה. לפיכך ברורה האטרקטיביות שלו לעומת מקורות האנרגיה המסורתיים (נפט ופחם) וגם מול מקורות של אנרגיה מתחדשת. לכן מושקעים בארה”ב לבדה מיליארדי דולרים בתוכניות כגון Hydrogen Fuel Initiative, שמטרתן פיתוח טכנולוגיות לייצור מימן ולשימוש בו.
בייצור מימן באמצעות פוטו-קטליזה מומסת במים אבקה פוטו-קטליסטית, שכאשר פוגעות בה קרני שמש היא מפרקת את מולקולות המים למימן וחמצן. הפוטו-קטליסטים הקיימים לוקים בחסרונות בשלושה היבטים: מחיר גבוה, יעילות המרה נמוכה (כלומר ניצול לא יעיל של אנרגית השמש); ואי-יציבות של התהליך (החומר מפסיק לפעול כעבור שעות ספורות).
פרופסור ישעיהו ליפשיץ מהפקולטה למדע והנדסת חומרים בטכניון, ועמיתיו הפרופסורים שוט טונג לי וז’נחוי קנג מאוניברסיטת סוצ’ואו בסין, עמדו בראש צוות מחקר סיני שפיתח פוטו-קטליסט חדש. מדובר בגבישים של פחמן חנקני, שבתוכם לכודים גבישים ננו-מטריים של פחמן. יתרונותיו של חומר זה, מתברר, ניכרים בשלושת ההיבטים האמורים: עלות, יעילות ויציבות.
הפוטו-קטליסט החדש פועל בשני שלבים: (1) פירוק המים באור השמש למי-חמצן ומימן על ידי הפחמן החנקני; (2) פירוק מי-החמצן למים ולחמצן על ידי גבישי הפחמן הננו-מטריים. לגבישים אלה תפקיד נוסף: שיפור בליעת קרני השמש על ידי הפוטו-קטליסט, במיוחד באורכי הגל שבהם קרינת השמש מקסימלית (תחום הכתום).
הפוטו-קטליסט החדש מפגין יעילות המרה גבוהה פי 10 (ואף יותר) מיעילויות ההמרה של פוטו-קטליסטים קיימים. מחקר טכני-כלכלי שיזם משרד האנרגיה האמריקאי מראה ששימוש בפוטו-קטליסט בעל יעילות אנרגטית כזו (2%) מאפשר ייצור מימן בעלות של 6 דולר לק”ג מימן. מחיר זה קרוב מאוד למחיר-היעד שהגדיר המשרד: 4 דולר לק”ג.
“היעילות המקסימלית התיאורטית היא 15%,” אומר פרופסור ליפשיץ, “כך שיש עדיין מקום רב לשיפור היעילות ולהוזלת העלות, אבל אין ספק שנעשה כאן צעד דרמטי מאוד בדרך הזאת.”
פרופסור ישעיהו ליפשיץ השלים שלושה תארים בפיזיקה (בוגר באוניברסיטה העברית, מוסמך באוניברסיטת תל אביב ודוקטור במכון ויצמן). הוא כיהן כחוקר בכיר במרכז למחקר גרעיני (ממ”ג) בנחל שורק, שם ייסד וניהל את תחום מבדקות חלל (בדיקת עמידות חומרים ורכיבים המשמשים בלווינים ישראלים). הוא התפרסם כאבי מודל ה”השתלה הרדודה”, המהווה את הבסיס לתהליכים המודרניים של ציפוי חומרים, וכן הסביר לראשונה את מנגנון יצירתם של גבישי יהלום במעבדה. כיום הוא פרופסור מן המניין בפקולטה למדע והנדסה של חומרים בטכניון, ומאז 2014 גם באוניברסיטת סוצ’ואו, שם בוצע המחקר הנוכחי. הוא נכלל ברשימת מאה מדעני החומרים המובילים בעולם בעשור הראשון של המאה ה-21, שפורסמה על ידי “תומסון רויטרז” ובמוסף להשכלה גבוהה של ה”טיימס”. מאמרו הנוכחי
ב-Science מתווסף למאמרים שכבר פירסם בעבר ב-Science וב-Nature.
למאמר המקורי :
Liu et al, “Metal-free efficient photocatalyst for stable visible water splitting via a two-electron pathway”, Science, 347(6225), 970, 27 September 2015.
הטכניון ו TUB יערכו כנס מיוחד בנושא פוטוניקה ירוקה
הכנס יעמוד בסימן יובל החמישים לקשרים הדיפלומטיים בין גרמניה לישראל.
בתאריכים 31-30 במרץ 2015, יקיימו האוניברסיטה הטכנית של ברלין (TUB) והטכניון כנס בן יומיים בברלין בנושא ‘פוטוניקה ירוקה’. הכנס, שיתקיים ב- TUB, יתמקד בבעיות הנובעות מהעלייה הדרמטית בשימוש באינטרנט וחוסר היכולת לספק את האנרגיה החשמלית הדרושה לתמיכה בה. חלק ניכר מהכנס יוקדש לטכנולוגיות חדשניות המבוססות על שימוש מתקדם בפוטונים, וזאת כמחווה ותרומה ל”שנת האור” עליה הכריז האו”ם. על פי הכרזה זו תוקדש 2015 לאור ולטכנולוגיות המבוססות עליו.
בכנס יופיעו מומחים ומפתחים מהתעשייה וממעבדות ממשלתיות ברחבי העולם, אשר יציגו טכנולוגיות אלקטרוניות ואופטואלקטרוניות הנוגעות למחשוב ותקשורת נתונים (“לקראת אינטרנט ירוק”) ושיטות פוטו-וולטאיות לקציר אנרגיה (Energy Harvesting).
בבוקר יום שני, 30 במרץ, ייערך טקס לציון 50 שנות יחסים דיפלומטיים בין ישראל והרפובליקה הפדרלית של גרמניה, בו ישתתפו נציגי ממשל בכירים משתי המדינות, ויצוינו גם עשרות שנים לקשרים ההדוקים בין הטכניון ל- .TUB
בתום הכנס יוצגו המתווים וכיווני הפעולה של שתי האוניברסיטאות הנודעות, בהקשר של פיתוח משותף של טכנולוגיות ויישומים חדשניים לרווחת האנושות במאה ה-21. במסגרת שיתוף הפעולה יעודדו שני המוסדות ויממנו מחקרים משותפים של חוקרים צעירים.
הכנס מאורגן על ידי נשיא TUB, המיוצג על ידי המרכז לננו-פוטוניקה, יחד עם הטכניון, המיוצג על ידי מכון ראסל ברי למחקר בננו טכנולוגיה ואגודת ידידי הטכניון בגרמניה.
להרשמה עד 16 במרץ 2015: http://green-photonics-symposium.com/
“למה מה? מדע”-הכנס המדעי הראשון לתלמידי תיכון בטכניון
“כל מה שעשיתי בקריירה המדעית שלי – גם אתם יכולים לעשות.” כך אמר פרופסור אהרן צ’חנובר, חתן פרס נובל בכימיה, לתלמידי תיכון מצטיינים מחיפה שהשתתפו בכנס “למה מה? מדע” – הכנס המדעי הראשון לתלמידי תיכון שהתקיים בטכניון.
“נולדתי וגדלתי בעיר הזאת, הלכתי לצופים, למדתי בבית הספר ‘חוגים’, והמשכתי ללימודי רפואה בעתודה האקדמית. בתום שירות צבאי כרופא קרבי, שכלל קרבות סטי”לים במלחמת יום הכיפורים, השתחררתי, רכשתי ניסיון קצר בכירורגיה מתוך כוונה להתמחות במקצוע זה, – ואז נכנס לי לראש הג’וק המדעי והלכתי לטכניון ללמוד ביוכימיה תחת הנחייתו של פרופסור הרשקו. בהמשך השתלמתי ב-MIT, חזרתי לטכניון כחבר סגל, וב-2004 זכיתי בפרס נובל עם המנחה שלי, פרופסור אברהם הרשקו ושותפנו האמריקאי פרופסור רוז.
בקיצור, אין בביוגרפיה שלי שום דבר יוצא דופן שהוביל אותי לפרס נובל – רק הג’וק המדעי הזה. ולכם יש יתרון – לראש שלכם הג’וק המדעי נכנס הרבה יותר מוקדם, כבר בבית הספר. לכן חשוב שתדעו שיש לכם סיכוי מצוין לפתח קריירה מדעית נהדרת, וגם אם לא תתעשרו ממנה – אני מאמין שהיא תביא לכם הרבה אושר.”
פרופסור-מחקר צ’חנובר, חבר סגל בפקולטה לרפואה ע”ש רפפורט בטכניון, פתח את הכנס הראשון שיזמה עיריית חיפה בשיתוף משרד החינוך, הטכניון ואוניברסיטת חיפה לתלמידי תיכון בכיתות י’-י”ב המשתתפים בתכניות ‘מצוינות במדעים’. מדובר בתלמידים הלומדים מתמטיקה ומדעים כמקצועות מוגברים לבגרות. במהלך שלושה ימים נפגשו 1,300 מתלמידי התכנית, בכיתות ז’- י”ב מעשרה בתי ספר תיכוניים ציבוריים, עם בכירי המדענים בטכניון ובאוניברסיטת חיפה, נכחו בהרצאות ובסיורים. במהלך היום הראשון (מתוך שלושה) שהתקיים בטכניון שמעו התלמידים גם הרצאה בנושא “מה אפשר ללמוד מהאקרים על חדשנות” של קרן אלעזרי, וסיירו במעבדות הטכניון.
“לא קל לבחור דווקא תחום מדעי ולהצטיין בו,” אמר לתלמידים דיקן לימודי הסמכה בטכניון, פרופסור יכין כהן. “ישנם תחומי לימוד רבים שמתחרים על החשיבה ועל היצירתיות שלכם, ואתם בחרתם דווקא בתחומים התובעניים האלה – מתמטיקה ומדעים. מדענים מסתמכים על חשיבה מדעית ומדויקת ומסתייגים מרייטינג, שמועות ואמונות טפלות, וכך הם מועילים לחברה הישראלית ולאנושות כולה. אין לי ספק שההשקעה שלכם בתחומים האלה תשפר את העתיד האישי שלכם ואת העתיד של כולנו, ואני מקווה שנראה רבים מכם בטכניון. למי מכם שיגיע ללמוד כאן אני מבטיח לא לקלקל את יכולת החשיבה העצמאית והמקורית, אלא רק לפתח אותה לכיוונים חדשים.”
“המצב בלימודי המתמטיקה אינו טוב,” אמרה מנהלת מחוז חיפה במשרד החינוך, רחל מתוקי. “יותר מ-60% מקרב מסיימי י”ב בשנה שעברה נבחנו רק בשלוש יחידות מתמטיקה, והמצב הזה חייב להשתנות. אני גאה מאוד שחיפה נמצאת במקום הראשון במספר התלמידים הנבחנים בבגרות מורחבת במתמטיקה, פיזיקה וכימיה.”
הרצאתו של פרופסור צ’חנובר עסקה בגילוי שהוביל לזכייתו בפרס נובל בכימיה. “זה בעצם מחקר על חלבונים,” אמר פרופסור צ’חנובר. “הגוף הוא תזמורת עצומה שבה מנגנים בתיאום מושלם – ובלי מנצח – עשרות אלפי חלבונים את סימפונית החיים. . החלבונים הם המנועים המאפשרים חיים: אני עומד לפניכם בזכות חלבון בשם מיוזין שמחזיק את השרירים והמפרקים, ורואה אתכם בזכות העברת אותות שמאפשרים החלבונים הקשורים במערכת הראייה. החמצן זורם בדם שלי בזכות חלבון בשם המוגלובין, וגם מערכת העיכול והמערכת החיסונית פועלות באמצעות חלבונים.
“אבל החלבונים הם מבנים רגישים מאוד, שרשראות ארוכות ומורכבות הנבנות על סמך תוכנית גנטית – ה-DNA. כשה-DNA עושה טעות נוצרת מוטציה, כלומר חלבון בלתי תקין, שמסכן את הגוף וחייבים לסלקו. פגמים בחלבונים נגרמים גם מתנאי סביבה, ובעיקר – החמצן שבאוויר והטמפרטורה. תחשבו על זה ככה: אם הטמפרטורה באולם הזה היתה משתנה בחמש מעלות לכל כיוון, ספק אם הייתם מרגישים בכך, אבל הם הטמפרטורה בגוף שלכם היתה עולה בחמש מעלות – מ-36.7 ל-42 מעלות – הייתם מתים. הגוף שומר על טמפרטורה בטווח צר מאוד – כמה עשיריות מעלה – וחריגה מהטווח הזה מסוכנת לנו. כי בטמפרטורות נמוכות מדי הריאקציות הכימיות החיוניות נעצרות, ובטמפרטורות גבוהות מדי החלבונים מתקפלים לא נכון ויוצאים מכלל תפקוד. . ב-42 מעלות בגוף אנחנו הופכים בעצם לחביתה – בתהליך בלתי הפיך, כמו שהפיכת ביצה לחביתה היא תהליך בלתי הפיך.
“גם בטמפרטורת-גוף תקינה שהיא בעצם גבוהה, 37 מעלות, החלבונים יוצאים מכלל תפקוד כל העת, אבל הגוף מזהה אותם ומשליך אותם לפח הזבל ומייצר חדשים אחרים תחתם. וזאת בעצם התגלית שזיכתה אותנו בנובל: גילוי משאית הזבל שפועלת בגוף ומסלקת ממנו את החלבונים הפגומים. חמש שנים נדרשו לנו כדי לגלות את עקרונות הפעולה של המכונה הזאת, ועשרים שנים נוספות נדרשו לקהילה המדעית כדי לקבל ולבסס את הממצאים שלנו. כי כזאת היא הספקנות המדעית – לא מאמינה בדבר מבלי שהיא בודקת היטב את נכונות המודל ואת תקפות הניסוי. גם אני לא מאמין בדבר מבלי לבדוק לעומק.
“ואני רוצה עוד לספר לכם על רגע מרגש ביותר בקריירה שלי. ב-10 בדצמבר 2004 – היום שבו קיבלנו את פרס נובל בכימיה – התארחנו בבית השגריר הישראלי בשטוקהולם, והשגריר ארגן לנו הפתעה. הוא הפגיש אותנו עם אזרח שוודי שזמן קצר לפני כן שכב, גוסס מסרטן הדם , בבית החולים קרולינסקה בשטוקהולם, ועכשיו עמד על הרגליים. והשוודי הזה הסביר לנו שחייו ניצלו בזכות תרופה נסיונית שפותחה על סמך התגלית שלנו. קשה לתאר כמה הרגע של חזרה לעולם הרפואה דרך היכולת להשפיע על חיי רבים היה מרגש עבורנו.”
לאחר הרצאות הפתיחה סיירו התלמידים בעשר מפקולטות הטכניון, נחשפו להדגמות פיזיקאליות, לסימולציות ברפואה, דוכנים בנושא תאי המוח, מעבדת חלל, בניית מכונית מרוץ “פורמולה”, סיור במעבדות לחקר הסרטן, ניסויים בכימיה, הדמיות אולטרא- סאונד ועוד. כמו כן נפגשו התלמידים עם חוקרי הטכניון ושמעו הרצאות במגוון נושאים ובהם: “זבל חלל”, “כיצד מפתחים שרירים ללא פעילות גופנית”, “ננו רפואה- האם העתיד כבר כאן?”, “שיקום הערבה באמצעות חיידקים” ועוד.
“יום נשים” בפקולטה להנדסת מכונות בטכניון
“ככל שיותר נשים יצטרפו לתחומים המדעיים-טכנולוגים, כך יגדל הממשק בין ההנדסה לחיים, וכך יוכלו נשים לשלב ביתר קלות בין חיי משפחה, אתגרים במחקר, עניין ופרנסה הולמת.” כך אמרה ד”ר תמי ירום ביום נשים שנערך בפקולטה להנדסת מכונות בטכניון. ד”ר ירום, בוגרת הפקולטה, מכהנת כיום כמנהלת המחקר והפיתוח של חטיבת מנור ברפאל, וזה מכבר זכתה בפרס ‘עובד ישראל’. בהרצאתה היא עודדה את המשתתפות לבחור בלימודי הנדסת מכונות בטכניון, והוסיפה: “אני לא מאמינה באפליה מתקנת; אימרו לעצמכן שאתן טובות כמו האחרים ואפילו יותר, ואל תעצרו את עצמכן בגלל הסביבה.”
זהו יום הנשים החמישי שמקיימת הפקולטה להנדסת מכונות בטכניון מדי שנה. מטרתו: לעורר מודעות לחשיבותו של התחום בקרב תלמידות תיכון הלומדות במגמות מדעיות-טכנולוגיות ומועמדות ללימודים בטכניון. ביום זה מקבלות המשתתפות סקירה על מקצוע הנדסת המכונות בתעשיות עתירות הידע ובאקדמיה, ועל לימודי הנדסת מכונות בטכניון כקרש קפיצה לקריירה בתחום זה.
באירוע, שהתקיים בשיתוף עם תכנית ‘מצוינות למדעים’ של עיריית חיפה ותכנית המצוינות למגזר הדרוזי ‘ניצני הטכניון’, השתתפו 200 תלמידות י”א -י”ב הלומדות במגמות מדעיות-טכנולוגיות, וכן תלמידות במכינה הקדם-אקדמית של הטכניון וסטודנטיות בפקולטה להנדסת מכונות בטכניון.
יום הנשים חולק לשני מושבים, במהלכם נחשף קהל המשתתפות למקצוע הנדסת המכונות דרך הרצאות מפי בוגרות הפקולטה המשמשות בתפקידים בכירים בתעשייה, וסיורים במעבדות הפקולטה, שהציגו פיתוחים טכנולוגיים ומחקרים פורצי דרך.
דיקן הפקולטה להנדסת מכונות בטכניון, פרופסור יורם הלוי, בירך את התלמידות ואמר: “אנחנו בפקולטה רוצים לקבל את הסטודנטים הטובים ביותר. ישנן נשים רבות ומוכשרות שבעבר לא מצאו את דרכן לפקולטה ולטכניון. מהנתונים שבידי אני יכול לומר לכן במפורש כי ציוני הסטודנטיות בפקולטה גבוהים בממוצע מציוני הסטודנטים. תחום הנדסת המכונות הוא רב ומגוון, ואני מקווה שבזכות החשיפה למגוון התחומים שתקבלו היום בפקולטה תצטרפו אלינו. נקבל אתכן בזרועות פתוחות.”
“אני מברכת אתכן בשם כל נשות הטכניון,” אמרה לתלמידות כלת פרס ישראל, פרופסור מרים ארז, המשמשת מרכזת נושא מעמד האישה בטכניון. “אנחנו בטכניון מתקדמים בצעדים יפים לנוכחות רבה יותר של נשים בקמפוס, והסטודנטיות החדשות מהוות 40% מכלל הסטודנטים שהחלו ללמוד כאן בשנת הלימודים הנוכחית. לצערי אחוז הנשים בהיי-טק הישראלי נמוך, אבל הטכניון הולך ומשתנה ועמו מגוון תחומי הלימוד. אני מקווה שתבחרו להצטרף לטכניון. זהו שינוי שיוביל לרווחתכן ולרווחת החברה הישראלית כולה.”
“תמיד אהבתי לפרק ולהרכיב דברים”, אמרה לתלמידות בוגרת הפקולטה יעל שילוח, המשמשת כראש צוות פיתוח באינטל חיפה. “אני מתחברת לצד המעשי ולכן בחרתי ללמוד הנדסת מכונות. קשה לחזות את העתיד, אך אם תלמדו בטכניון תהיו חלק מהתעשייה שתיצור את העתיד. תחום הנדסת המכונות הוא בסיס נפלא להשתלבות בעולם הטכנולוגי”.
האירוע התקיים בתמיכת ‘אינטל ישראל’ נותנת החסות לאירוע, ו’מוטורולה סולושנס ישראל’, שתרמה מלגות עידוד לסטודנטיות שהחלו את לימודיהן בפקולטה בשנה”ל תשע”ה.
בתמונה בעמוד הבית: אסנת חורב (מימין) מנהלת קשרי אקדמיה וקהילה במוטורלה סולושנס ישראל עם הסטודנטיות זוכות מלגות העידוד של מוטורולה.