מחבר: shlomi ben-oz

מיקרוסקופ Themis יאפשר אפיון של המבנה וההרכב הכימי של החומר ברזולוציה ננומטרית ברמת האטום

הטכניון רכש לאחרונה מיקרוסקופ אלקטרונים חדשני, “ת’מיס”, מהמתקדמים בעולם והטוב מסוגו בישראל. זהו מיקרוסקופ אלקטרונים חודר (TEM) המסוגל לספק תמונה של אטומים בודדים ובאמצעותה מידע על מבנה החומר ותכונותיו. גובהו של המיקרוסקופ כ-4 מטרים והוא מאפשר גם לעקוב בזמן אמת אחר תהליכים דינמיים המתרחשים בחומר, למשל כתוצאה מחימום וקירור. המיקרוסקופ החדש נרכש בסיוע המכון לננו-טכנולוגיה ע”ש ראסל ברי בטכניון (RBNI).

“ת’מיס” (Titan Cubed Themis G2 300) מיוצר על ידי FEI האמריקאית. התקנתו בטכניון ארכה כשבוע והכנתו לפעילות תושלם תוך שבועות ספורים על ידי נציגי החברה ואנשי המרכז למיקרוסקופיית אלקטרונים בטכניון. הוא הותקן בחדר מיוחד המבודד מסביבתו כדי למנוע השפעה של רעשים אקוסטיים, רעידות מכניות והפרעות של שדות אלקטרומגנטיים על הניסויים. הוא מקובע למשטח המעוגן על סלע בעומק הקרקע, מיוצב באמצעות “רצפה צפה” המבודדת אותו מרעידות שונות בסביבה ונשלט מחדר בקרה ייעודי הצמוד אליו.

“ת’מיס” מחליף את המיקרוסקופ הקודם – ה”טיטן” (FEI Titan 80-300 KeV S/TEM) – שנרכש על ידי הטכניון ב-2006 ונחשב בזמנו למוביל בעולם. לדברי ד”ר ירון קאופמן, ראש המרכז למיקרוסקופיית אלקטרונים בפקולטה למדע והנדסה של חומרים, “אנחנו קוראים לו מיקרוסקופ אבל למעשה זאת מעבדה שלמה, שמאפשרת לנו לבצע ניסויים שונים ומגוונים בתנאים משתנים, לעקוב אחר תהליכים בחומר ולאפיין את החומר בדרכים שלא היו קודם ברשותנו. זהו כלי משמעותי באפיון ברמה האטומית של מגוון חומרים כגון מתכות, מוליכים למחצה, פולימרים וחומרים קרמיים, אורגניים, היברידיים וביולוגיים.”

“ת’מיס יוביל את מהפכת המיקרוסקופיה בעידן הננו והקוואנטום, והוא מציין את תחילתו של עידן חדש במיקרוסקופיה בישראל,” אמר פרופ’ וויין קפלן, המשנה לנשיא הטכניון למחקר. “המיקרוסקופ החדש יאפשר צפייה ברזולוציה ננומטרית בקשר בין אטומים ובתהליכים כימיים בסיסיים וחשובים.”

פרופ’ קפלן הוסיף כי “כדי להישאר בחזית המדע העולמית עלינו לעדכן ללא הרף את תשתיות המחקר בטכניון. לצערנו, למרות קפיצת המדרגה שיביא המיקרוסקופ החדש למחקר המיקרוסקופי בישראל, הוא נרכש על ידי הטכניון בלבד ללא השתתפות של הות”ת או גורם ממשלתי אחר. מצער שמקבלי ההחלטות בממשלה, שמברכים אותנו על הישגים מדעיים ועל פרסי נובל, אינם מבינים שמדינת ישראל לא תוכל להישאר מעצמת מדע וטכנולוגיה בלי השקעה מסיבית בתשתיות המחקר.”

איך זה עובד?

עיקרון הפעולה של מיקרוסקופ אלקטרונים דומה לזה של המיקרוסקופ האופטי המוכר יותר לציבור הרחב, רק שבמקום להאיר את הדגם באלומת אור (פוטונים) הממוקדת באמצעות עדשות זכוכית, במיקרוסקופ אלקטרונים מוקרנת על הדגם אלומת אלקטרונים הממוקדת באמצעות עדשות אלקטרומגנטיות (סלילים).
יתרונו העיקרי של מיקרוסקופ האלקטרונים הוא בכושר ההפרדה (רזולוציה) הגבוה שלו. לעומת מיקרוסקופ אופטי, המוגבל לרזולוציה של כ-200 ננומטר, מיקרוסקופ האלקטרונים מסוגל להשיג רזולוציה מתחת לאנגסטרום (עשירית הננומטר). הסיבה להבדל היא העובדה שאורך הגל של האלקטרון קצר הרבה יותר מאורך הגל של האור.

במיקרוסקופ אלקטרונים חודר (TEM) חודרים האלקטרונים לדגם, נפלטים מעברו השני ומנוטרים בגלאים שונים. גלאים אל מאפשרים להבין את מבנה החומר (סידור האטומים), את הרכבו הכימי (סוג האטומים) ואת סוגי הקשרים הכימיים בתוכו.

כקודמו, הוא יפעל במסגרת המרכז למיקרוסקופיית אלקטרונים בפקולטה למדע והנדסה של חומרים בטכניון. המרכז משרת מדענים בטכניון וגופי אקדמיה ותעשייה מחוצה לו בתחומים הבאים: מיקרוסקופיית אלקטרונים חודרת(TEM) , מיקרוסקופיית אלקטרונים סורקת (SEM), יישום של שיטות אנליטיות לאנליזה כימית במיקרוסקופ אלקטרונים ומיקרוסקופיה אופטית ממוחשבת. במרכז מתבצעת גם הכנת הדגמים למיקרוסקופים באמצעות מסורי יהלום, מערכות ליטוש באמצעות יהלום, מכשירי חיתוך אולטרה-סוניים, מערכות דיקוק אלקטרו-כימיות, מנדפות זהב ופחמן ועוד.

לתמונות המתארות את הרכבת המיקרוסקופ בטכניון לחצו כאן

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

לסרטון המתאר את תהליך התקנת המיקרוסקופ החדש:

 

 

 

 

 

 

הפקולטה לארכיטקטורה ובינוי ערים בטכניון, מתכבדת להזמינכם לארוע הגשות פרויקטי גמר ופתיחת תערוכת הבוגרים 2017.

האירוע יתקיים בשבוע הבא, בימים שני ושלישי, 7-8.8.2017 בטכניון.

תערוכת הפרויקטים פתוחה לקהל הרחב עד התאריך 17.8.2017.

מצורפת תוכניה.

קישור לאיוונט בפיסבוק בלחיצה על התמונה:

 קישור לפוסטרים בקובץ PDF

הסטודנטיות נעם עמית ושני גלטשטיין זכו במקום הראשון בכנס הפרויקטים השנתי של הפקולטה להנדסה ביו-רפואית בטכניון. השתיים פיתחו מערכת חדשנית לזיהוי מוקדם של היצרות בכלי דם פריפריאליים (Peripheral Artery Occlusion). מחלה זו, האופיינית לקשישים, למעשנים ולחולי סוכרת, פוגעת בעיקר ברגליים ועלולה להוביל במקרים חמורים לנמק ואף לקטיעת הגפה. אחת הבעיות המרכזיות בהתמודדות הרפואית עם המחלה הוא האבחון המאוחר שלה ולכן החליטו שתי הסטודנטיות לפתח שיטה לאבחון מוקדם של ההיצרות בכלי הדם.
כדי לדמות את התופעה האמורה השתמשו עמית וגלטשטיין בשרוולית לחץ, שאותה הידקו על רגליהם של 13 מתנדבים בריאים מהפקולטה. לאחר שיצרו כך “היצרות עורקים מדומה” הן מדדו משתנים חשמליים שונים באמצעות מערכת מורכבת שפיתחו לשם כך. התגלית המרכזית במחקר: על סמך שינויים בדינמיקת זרימת הדם ברגל, הנמדדים על ידי חיישנים בלתי פולשניים, אפשר לזהות אפילו היצרויות מינוריות ראשונית הקודמת להופעת הסימפטומים. כך, למעשה, הן פיתחו כלי חדשני לאבחון מוקדם, שיאפשר טיפול מוקדם באנשים הצפויים לסבול מהמחלה.

לחוות את “העולם האמיתי”

כנס הפרויקטים המתקיים מדי שנה בפקולטה להנדסה ביו-רפואית בטכניון מהווה הזדמנות לסטודנטים להציג את הפרויקט שעליהם עבדו במהלך השנה הרביעית ללימודיהם ולקבל משוב מחבריהם, מחוקרים וממומחי תעשייה. יותר מכך, זו הזדמנות עבורם להתנסות לא רק באספקטים הטכנולוגיים של הפיתוח אלא גם בעבודת צוות, בניתוח שוק, ביזמות ובשיווק – אתגרים המאפיינים את “העולם האמיתי” של תעשיית ההנדסה הביו-רפואית.
דיקנית הפקולטה פרופ’ שולמית לבנברג אומרת כי “אנו מעודדים את הסטודנטים לחשוב בדרך יצירתית בפיתוח פתרונות חדשים, תוך טיפוח כישוריהם היזמים. הפרויקטים האלה הם מרכיב מרכזי בחתירתה של הפקולטה לקשר ארוך-טווח עם התעשייה.”
דיקן הפקולטה לשעבר פרופ’ אמיר לנדסברג הודה למארגנים ד”ר אלכס וילנסקי, אוסקר ליטנשטיין, טלי יעקבי, מריה ח’ורי, אריאל ויגלר ואסיה אשכנזי ולד”ר דורון וליאת אדלר המשתתפים בכנס מדי שנה ותורמים את הפרסים. הוא אמר כי “עד היום הכשירה הפקולטה יותר מ-1,100 בוגרים, והכנס הוא גולת הכותרת של ארבע שנות הלימוד לתואר ראשון בפקולטה. תחום ההנדסה הביו-רפואית צומח בקצב מטאורי יחסית לכל תחום אחר והתעסוקה בו צומחת פי 3 מקצב הצמיחה בענפים אחרים. כך לפי סקרים של משרד העבודה האמריקאי על כלל העובדים בארה”ב.”
בפרס הראשון זכו כאמור נעם עמית ושני גלטשטיין. הפרויקט הזוכה נערך בהנחייתו של פרופ’ אמיר לנדסברג מהפקולטה להנדסה ביו-רפואית ופרופ’ יהודה וולף, מנהל מחלקת כירורגיית כלי דם במרכז הרפואי ת”א ע”ש סוראסקי, ובעזרתו של ד”ר עמית לבנה, מנהל מעבדתו של פרופ’ לנדסברג.
במקום השני זכו מריה גרבר וענת ליובין על פיתוח טכנולוגיה חדשה להשוואה מדויקת בין בדיקות CT שבוצעו במועדים שונים. העבודה נעשתה בהנחיית ד”ר אייל ברקוביץ מהקריה הרפואית רמב”ם.
במקום השלישי זכו תום שילר ובר מייליק על הפרויקט “קולונוסקופיה נשלטת מרחוק”. פיתוח זה מאפשר ביצוע קולונוסקופיה מדויקת באמצעות “קפסולה מרחפת” שהשימוש בה אינו כרוך בכאב. פרויקטים נוספים שהוצגו בתערוכה הם מידול והדמיה של אינטראקציה בין תאים סרטניים וג’ל, סטנט לאבי העורקים, משאף חדשני וזיהוי אוטומטי של תאי סרטן פולשניים.

 

 

 

חוקרים בטכניון פיתחו יחד עם תיאורטיקנים מקנדה ומהולנד שיטה חדשנית לניבוי התנהגות של מולקולה הפוגעת במשטח. השיטה מאפשרת לחקור מנגנוני תגובה בסיסיים המהווים את הבסיס לתהליכים תעשייתיים חשובים כגון הפקת מימן ואמוניה

המפגש בין שני חומרים הוא לב לבה של הכימיה, ותוצאותיו תלויות בזהות הכימית של שני החומרים ובמשתנים נוספים ובהם מהירות המולקולה וזווית הפגיעה. חוקרים בפקולטה לכימיה ע”ש שוליך בטכניון פיתחו שיטה חדשנית לשליטה במצבי הסיבוב של מולקולה לפני שהיא פוגשת משטח העשוי חומר אחר, לאפיון מצבים אלה ולמדידת התנהגות המולקולה לאחר הפגיעה.

ד”ר עודד גודסי ותלמידי המחקר גפן כורם ויוסי אלקובי פיתחו, בהנחיית פרופ’ גיל אלכסנדרוביץ, שיטה כללית לחקירת התנהגותן של מולקולות הפוגעות במשטח. קבוצת המחקר התמקדה במולקולות מימן הפוגעות במהירות זהה, אך במצבי סיבוב שונים, במשטחי נחושת חלקים מאוד ובמשטחי נחושת בעלי פני שטח מדורגים. החוקרים גילו כי כאשר המשטח מדורג, השפעת מצבה הסיבובי של המולקולה על דפוס ההחזרה מהמשטח גדולה יותר. המערכת שפותחה ונבנתה בטכניון מאפשרת שליטה מלאה במצבי הסיבוב של המולקולה באמצעות שדות מגנטיים. מערכת זו מכילה גלאי המאפשר זיהוי של המולקולות החוזרות מהמשטח ומדידת אוריינטציית הסיבוב שלהן במרחב.

כדי לספק גיבוי תאורטי לשיטה שפיתחה קבוצת המחקר של פרופ’ אלכסנדרוביץ נכנסו לתמונה עמיתו לפקולטה פרופ’ צופר מניב וקבוצות מחקר מקנדה ומהולנד. קבוצות אלה סייעו באנליזה של התוצאות ובפיתוח התיאוריה, במטרה לספק מודל תיאורטי שמקשר בין מצבי הסיבוב של המולקולה לתוצאות הפגיעה.

השיטה שפותחה מהווה התקדמות משמעותית בחקר דינמיקה של תגובות כימיות, ופרופ’ אלכסנדרוביץ מתכנן להרחיב את השימוש בה למולקולות כגון מתאן ואמוניה הנמצאות בשימוש נרחב בתעשייה ולמשטחי פלטינה וברזל. פרופ’ גיל מעריך כי “פיתוח יכולות מדידה ובעקבותיהן פיתוח שיטות חישוב חדשות יסייעו בעתיד לתעשיות הכימיות. מדידות של מנגנוני תגובות בסיסיים, והבנת הגורמים שמשפיעים על תוצר ההתנגשות של מולקולה ומשטח, הן שלב הכרחי בפיתוח של מודלים חישוביים של תגובות כימיות. בסופו של דבר מודלים אלו יאפשרו שליטה בתוצאות התגובה על ידי בחירת משטחים אופטימליים בכך יגדילו את יעילותם של תהליכים כימים שונים.”

המחקר מומן על ידי האיחוד האירופי (מענקי ERC), הקרן למחקר ישראל-גרמניה והמועצה הקנדית למחקר בהנדסה ובמדע.

כתבה: מאת לוטם בוכבינדר

https://www.nature.com/articles/ncomms15357

 

חוקרים בטכניון פענחו את המנגנון המאיץ את תהליך פירוק המים באמצעות “סימום ברזל”

חוקרים בפקולטה למדע והנדסה של חומרים בטכניון פיצחו את מנגנון הפעולה של הזרז הטוב ביותר לפיצול מים, וזאת באמצעות פענוח התהליך של סימום ברזל (iron doping). כך מדווח כתב העת Physical Chemistry Chemical Physics.

המחקר חושף לראשונה את הסיבה שסימום הזרז בברזל (כלומר, זיהום הזרז בכמויות קטנות של ברזל) מצלח ויעיל לזירוז חמצון מים. הבנה עמוקה יותר של מנגנון זה של פיצול מים צפויה להוביל לפיתוח זרזים נוספים שיכולים לפרק מים ולאגור אנרגיה.

פיצול מים הוא תהליך שבו מים מפורקים למרכיביהם, כלומר למימן ולחמצן. היעד היישומי של תהליך זה הוא ייצור דלק מימן, הנחשב לדלק נקי משום שהנעת מימן גורמת לפליטה של מים בלבד. לאחרונה נמצא חומר מוצלח במיוחד שיכול לזרז את תהליך חמצון המים: NiOOH (ניקל אוקסיהידרוקסיד). חומר זה משמש כבר עשורים רבים בבטריות, אך רק לאחרונה התברר שכאשר הוא מסומם (מזוהם) במעט ברזל הוא מזרז מאוד את תהליך פירוק המים. מאז התגלית משתמשות קבוצות רבות בעולם בזרז זה לצורך פיצול מים, אך המנגנון המעניק לסימום ברזל את האפקטיביות שלו לא הוסבר עד כה.

קבוצת המחקר של פרופ’-משנה מיטל כספרי טורוקר עוסקת בשיטות תאורטיות-חישוביות לאפיון תכונות של חומרים ולמציאת קורלציה בין מבנה החומר לתכונותיו. שיטות אלה מאפשרות לפענח גם את התופעה האמורה, כלומר את השפעת הזרז המכיל ברזל על פירוק המים. חוקרי הטכניון גילו שהברזל מסוגל לשנות מצבי חמצון בקלות כאשר הוא נמצא בתוך הזרז, וזה המפתח להצלחה של התהליך הכימי. במילים אחרות, הסוד טמון ביכולתו של החומר המזוהם בברזל לשנות מצבי חמצון במהלך התגובה הכימית.

בשנת 2016 פרסמה הקבוצה 12 מאמרים – הישג משמעותי מאוד בעולם האקדמי – שחלק ניכר מהם עוסק באפיון הזרז NiOOH. המאמר הנוכחי, שנכתב על ידי פרופ’ כספרי-טורוקר יחד עם הסטודנטית ויקי פידלסקי, נבחר כמאמר שער ויופיע במהדורה הקרובה בשער העיתון המודפס. פידילסקי פרסמה את המאמר במהלך תואר שני במסגרת תוכנית האנרגיה ע”ש גרנד בטכניון, המסייעת במחקר זה.

לקריאת המאמר: http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2017/cp/c6cp08590c#!divAbstract

 

 

 

 

 

 

פרופ’ רוברט גראבס הרצה בפקולטה לכימיה ע”ש שוליך במסגרת סדרת “הרצאות אפלויג” והוסיף את חתימתו ל”קיר גדולי הכימיה” בפקולטה

הפקולטה לכימיה ע”ש שוליך בטכניון אירחה את פרופ’ רוברט גראבס (Grubbs) מהמכון הטכנולוגי של קליפורניה (קלטק). פרופ’ גראבס, חתן פרס נובל בכימיה לשנת 2005, הרצה בפני סטודנטים וחברי סגל בפקולטה על מחקריו, וזאת במסגרת סדרת “הרצאות אפלויג”.

סדרת “הרצאות אפלויג” נוסדה על ידי אגודות ידידי הטכניון בארה”ב ובקנדה כמחווה לפרופ’ יצחק אפלויג בתום כהונתו כנשיא הטכניון בשנת 2009. פרופ’ גראבס היה המרצה השלישי במסגרת זו וגם שני המרצים הקודמים (רואלד הופמן וז’אן-מארי ליין) הם חתני פרס נובל. במסגרת ביקורו פרופ’ גראבס נפגש עם חברי סגל וסטודנטים וסעד עם 10 סטודנטים מצטיינים לדוקטורט בפקולטה, שהתרגשו מהאפשרות לפגוש ולשוחח עם אחד המדענים המובילים בעולם.

פרופ’ גראבס זכה בפרס נובל על הישגיו בחקר תגובת המטאתזיס (metathesis reaction)  – תגובה של שתי תרכובות אורגניות בעלות קשר כפול (אוֹלֵפִינים), המחליפות ביניהן את בני הזוג (המתמירים) לתת שני אולפינים חדשים, וזאת בנוכחות זרז (קטליזטור). תרומתו הייחודית של גראבס הייתה בגילויים ובפיתוחם של “זרזי גראבס” – זרזים מבוססי המתכת רותניום (Ruthenium) המאפשרים לבצע את התגובה בתנאים נוחים ולשלוט בה כך שיתקבלו רק התוצרים הרצויים.

“תגובת המטאתזיס היא דוגמא נהדרת לחשיבות המחקר הבסיסי מונחה הסקרנות,” אומר פרופ’ אפלויג. “העניין הראשוני בתגובה נבע מהרצון להבין את המנגנון בו היא מתרחשת, והבנה זו איפשרה להשתמש בה בתגובות רבות בתעשייה, בהיקף של מיליארדי דולרים. כיום אנו מוצאים את תוצרי תגובת המטאתיזה בארון התרופות, במיכלי דלק, בחומרי פלסטיק חדשניים, בצמיגים, בציפוי לכבישים ועוד. למעשה, אין דבר המגביל את השימוש בריאקציה זו מלבד הדמיון.”

בהרצאתו בטכניון התמקד פרופ’ גראבס בחידושים בפיתוח זרזים (קטליזטורים) ובשימושים חדשים בתגובת המטאתזיס  לסינתזה של פולימרים חדשניים וגבישים פוטוניים. הוא הוסיף את חתימתו ל”קיר גדולי הכימיה” בפקולטה, שעליו חקוקות חתימותיהם של זוכי פרס נובל בכימיה ושל כימאים חשובים אחרים שביקרו בטכניון במרוצת השנים.

 

מדליית כסף ושתי מדליות ארד למשלחת הישראלית לאולימפיאדת הכימיה הבינלאומית בתאילנד. המשלחת עברה בשנה האחרונה הכנה ממושכת בפקולטה לכימיה ע”ש שוליך בטכניון

 

המשלחת הישראלית לאולימפיאדת הכימיה הבינלאומית, שבה ארבעה תלמידי תיכון ושני מלווים מהטכניון, חזרה הבוקר מבנגקוק עם מדליית כסף ושתי מדליות ארד.
השנה התקיימה האולימפיאדה הבינלאומית בתאילנד בחסות נסיכת תאילנד, הכימאית ד”ר מאהא צ’קרי סירינטון, שחגגה ב-4 ביולי את יום הולדתה ה-60.
במדליית הכסף זכה רון סולן, תלמידם של דינה ריינס ועומר חורש בתיכון ראשונים הרצליה.

במדליות הארד זכו רינה סבוסטיאנוב, תלמידתה של מיכל קאופמן במקיף ג’ אשדוד ואופיר שמול, תלמידו של ד”ר גיא אשכנזי בתיכון ישראלי למדעים ואמנויות ירושלים. חבר המשלחת הרביעי הוא בן פילארסקי, תלמיד של מירית קרמר בבית ספר מקיף על שם רבין בקרית ים.
המשתתפים באולימפיאדה הבינלאומית נבחרים מדי שנה מתוך אלפי תלמידים המשתתפים בכימיאדה – תחרות הכימיה הארצית לתלמידי תיכון. שלושת הזוכים כבר זכו בעבר באולימפיאדות הבינלאומיות בכימיה – רון סולן זכה בשנה שעברה במדליית כסף באולימפיאדה הבינלאומית והשנה במדליית זהב באולימפיאדת מנדלייב, שהיא אולימפיאדה יוקרתית שבה משתתפים מתמודדים מכל רחבי אסיה וממזרח אירופה. רינה סבוסטיאנוב זכתה במדליית ארד באולימפיאדה הבינלאומית של 2016 ואופיר שמול זכה בארד באולימפיאדת מנדלייב השנה.

כל המתמודדים הישראלים באולימפיאדות הכימיה הבינלאומיות עוברים מיון והכנה בתכנית מיוחדת המתנהלת בטכניון בחסות משרד החינוך. ראש התכנית, פרופ’ זאב גרוס מהפקולטה לכימיה ע”ש שוליך, מסביר כי ההישגים המרשימים של המתמודדים הישראלים באולימפיאדות הכימיה מושתתים על הכנה נרחבת ומעמיקה בהיבטים התיאורטיים והמעשיים. עניין מורכב זה מתבצע על ידי המאמנת הראשית של התכנית ד”ר איזנה ניגל-אטינגר, הנעזרת לשם כך במהנדסות המעבדה אמה גרץ וגבריאלה הלוי ובגב’ מירה כץ, האמונה על הניהול הלוגיסטי. במאמץ נרחב זה שותפים חברי סגל ודוקטורנטים – כולם מהפקולטה לכימיה ע”ש שוליך בטכניון.

 

 

 

חוקרים בטכניון ובאוניברסיטת טורונטו פיתחו טכנולוגיה להפקת ידע על הסביבה – מרמת המשרד ועד העיר השלמה – על סמך ריצוד נורות החשמל

תאורה מלאכותית ממלאת את חיינו בבית, במשרד, בכביש ובמקומות אחרים. תאורה זו מופקת על ידי מגוון של נורות הנמצאות בפנסי רחוב, במשרדים, בזרקורים, בפנסי מכוניות, בשלטי חוצות ובצגי מחשב. כל המנורות המחוברות לרשת החשמל מרצדות ללא הרף, אולם בשל מהירות הריצוד הגבוהה איננו חשים בהבהובים אלה.

כעת מתברר שריצוד התאורה המלאכותית עשוי לספק מידע שימושי נרחב. במחקר שיוצג השבוע בכנס IEEE CVPR שיתקיים בהוואי יציגו חוקרים מהטכניון ומאוניברסיטת טורונטו דרך חדשה להפקת מידע על הסביבה מתוך דפוסי הריצוד של זירות המוארות בתאורה מלאכותית. הגישה משלבת תחומי מחקר שונים ובהם אופטיקה, ראייה ממוחשבת, עיבוד תמונה והנדסת רשתות חשמל.

החוקרים השותפים במחקר הם הדוקטורנט מרק שיינין ופרופ’ יואב שכנר מהפקולטה להנדסת חשמל ע”ש ויטרבי בטכניון ועמיתם פרופ’ קירוֹס קוּטוּלָקוֹס מאוניברסיטת טורונטו. השלושה פיתחו מערכת המפיקה את המידע האמור מתוך צילום וידאו פסיבי, כלומר ללא תאורה נוספת, של הזירה הרצויה: משרד, מסדרון, רחוב ואפילו עיר שלמה. מניתוח המידע המתקבל מהצילום מסיקה המערכת, למשל, כיצד הייתה הזירה נראית אילו כיבינו חלק מהנורות, הגברנו אותן או החלפנו כמה מהן בנורות מסוג אחר. מערכת זו מאפשרת גם לבטל, בעיבוד דיגיטלי של הצילום, השתקפויות המוחזרות מחלונות כשאנו מביטים דרכם פנימה או החוצה; לבטל את הצל שיוצרת תאורה מלאכותית על פנינו בצילום עצמי (סלפי); ולנתח את רשת התאורה העירונית ואת סוגי הנורות המשמשות בה. כל זאת, כאמור, באמצעות צילום וידאו פסיבי בלבד.

פרופ’ שריניבס נאראסימהאן מבית הספר למדעי המחשב באוניברסיטת קרנגי מלון, שלא היה מעורב במחקר, אמר כי המאמר מדגים “מחקר חדשני מאוד, שמפיק מידע משמעותי מתופעה אופטית שאיננו מבחינים בה בדרך כלל. לפיתוח זה יישומים פוטנציאליים משמעותיים ובהם ניטור של זיהום אור, ניטור זיהום אוויר בלילה, דימות של אזורים שאינם נמצאים בשדה הראייה של הצופה וניטור צריכת חשמל ותנודות בזרם החשמל.”

הסיבה לריצוד האור המלאכותי היא שרשתות חשמל פועלות בזרם חילופין (AC), שבו זרם האלקטרונים הופך את כיוונו ללא הרף באופן מחזורי. בישראל, לדוגמה, התדר ברשת החשמל הוא 50 הרץ, ופירוש הדבר שזרם האלקטרונים משנה את כיוונו 100 פעמים בשנייה וזה הקצב שבו מהבהבת הנורה. דפוס הריצוד תלוי בסוג הנורה – פלורוסנט, כספית, הלוגן, לד וכיו”ב – שכן כל נורה ממירה את אנרגיית החשמל לְאור בתהליך שונה. במילים אחרות, לכל סוג נורה יש חתימת זמן ייחודית. חתימת הזמן היא שמאפשרת לחוקרים, באמצעות המערכת ואלגוריתם ייעודי שפיתחו לשם כך, לזהות את סוג הנורה.

עבור צלמים, צילום הריצוד היא אתגר שיש בו סתירה: מצד אחד, כדי לזהות את הדינמיקה של הריצוד דרושה חשיפה קצרה מאוד. מצד שני, בצילום בלילה נדרשת חשיפה ארוכה כדי לאסוף מספיק אור ליצירת תמונה. כדי לפתור את הסתירה פיתחו החוקרים מצלמה אלקטרו-אופטית ייחודית בשם ACam המסוגלת “לחוש” את הריצוד של זרם החילופין. המצלמה, המחוברת בעצמה לרשת החשמל, מנצלת את מחזוריות הריצוד כדי ללכוד אותות מהירים מהזירה. התריס האלקטרוני של המצלמה פתוח כל זמן הצילום, אולם החיישן נחשף אופטית רק במקטע הזמן הרצוי בכל מחזור הבהוב.

החוקרים מציינים כי הטכנולוגיה שפיתחו סוללת דרך למחקרי המשך בנוגע למגוון רחב של משימות ובהן הארה מבוקרת של עצמים, מדידת עצמים תלת-ממדיים, זיהוי מרקם השטח שלהם על סמך הצל שהם מטילים וניתוח מאפייני רשת החשמל מרחוק בדרך אופטית.

המחקר צמח מהתעניינותו של פרופ’ שכנר בתחום אחר לחלוטין. בהיותו אסטרונום חובב, המודע היטב למגבלות שמציב זיהום האור העירוני על תצפיות לילה, הוא שיער שאם נחבר את שברירי השנייה שבהם האור מינימלי במהלך הריצוד, הדבר ינטרל את זיהום האור ויאפשר תצפית נקייה בשמים. עד מהרה גילו החוקרים כי הנורות השונות ברחבי העיר אינן מרצדות בהתאמה; ברגע שבאחת מהן האור יורד לנקודת המינימום, נורה אחרת דווקא מתבהרת. “לכן,” הוא אומר, “היישום האסטרונומי הוכנס למגירה לעת עתה, אבל כך גילינו ארץ בלתי נודעת לראייה ממוחשבת: רשת החשמל.”

המאמר Computational Imaging on the Electric Grid יוצג ב-22 ביולי בכנס  IEEE CVPR שמקיים איגוד מהנדסי החשמל והאלקטרוניקה (IEEE). המחקר נתמך על ידי קרן טאוב, הקרן הלאומית למדע (ISF) וקרן מינרבה הגרמנית.

 

לסרטון המסביר את המחקר (באנגלית)

 

לסרטונים המדגימים את המחקר

בסרטונים: דפוסי הריצוד השונים של נורות שונות – ברמת הנורה הבודדת ובסקאלה העירונית.

 

 

בשבועות הקרובים יתמודד צוות “פורמולה טכניון” בשתי תחרויות באירופה

מכונית “פורמולה טכניון” החדשה נחשפה בשבוע שעבר לקראת השתתפותה בשתי תחרויות יוקרתיות באירופה, שם תתמודד מול העשירייה הפותחת של נבחרות פורמולה סטודנט מכל העולם. בין השאר תתחרה נבחרת הטכניון ברכבי פורמולה שנבנו בתמיכת חברות רכב מובילות ובהן BMW, אאודי ופורשה. למרות זאת, חברי הנבחרת מאמינים ביכולתם לרשום הישגים משמעותיים בשתי התחרויות, שיתקיימו בגרמניה ובאוסטריה. זאת לאחר שבשנה שעברה דורגה פורמולה טכניון במקום ה-82 (מתוך 600 נבחרות) בעולם.

זו השנה החמישית שנבחרת הטכניון משתתפת בתחרויות פורמולה סטודנט. מכונית הפורמולה החדשה מהווה שדרוג דרמטי של הפורמולה הטכניונית שהתחרתה באירופה בשנה שעברה. בין השאר הוחלפה מערכת ההילוכים הפניאומטית בהילוכים חשמליים, משקל המכונית ירד מ-255 ק”ג ל-175 ק”ג והמנוע הוחלף במנוע חד צילינדרי של KTM. ברכב החדש הותקנה מערכת מתלים אקטיבית המבוססת על חיישני תאוצה.

פיתוחה של פורמולה טכניון מתנהל במסגרת הקורס “פרויקט תכן מוצר חדש”, שאותו מוביל  ד”ר חגי במברגר תחת הנחייתו של פרופסור ראובן כ”ץ, ראש מגמת תכן וייצור בפקולטה להנדסת מכונות ובשיתוף הפקולטה להנדסת אווירונאוטיקה וחלל. בפרויקט משתתפים השנה כחמישים סטודנטים מ-7 פקולטות שונות. בטקס החשיפה שהתקיים בשבוע שעבר הוענקו תעודות הוקרה לכמה מחברי הקבוצה – הסטודנטים אלן אלטרי, אור אמסטרדם, יעל חסלבסקי, עומר כהן, טל ליפשיץ ותם מזור.

לסרטון המציג את הנבחרות המשתתפות בתחרות פורמולה לסטודנטים באוסטריה 2017:

לתמונות מטקס חשיפת מכונית פורמולה

 

 

 

 

 

סדנת מחקר בינלאומית של הקרן הישראלית למדע, שהתקיימה בטכניון, בחנה את מעורבות הציבור במדע ברשתות חברתיות, את תופעת ה-Fake News ודרכים להתמודד עמה

האם Fake News בתחומי המדע והבריאות היא תופעה חדשה? האם על המדענים להתארגן ולהיאבק בה ואם כן, כיצד? מה צריכה מערכת החינוך ללמד על מדע כדי לעזור לאזרחי העתיד להתמודד עם שפע המידע המקוון בענייני מדע ובריאות?

בשאלות אלה ואחרות דנו 11 מהחוקרים הבכירים בעולם בתחומי תקשורת המדע והחינוך המדעי במסגרת PESO 2017 – סדנה מחקרית של הקרן הישראלית למדע שהתקיימה בטכניון.
את הסדנה, שהתמקדה ב”מעורבות הציבור במדע ברשתות החברתיות”, פתחה פרופ’ דומיניק ברוסארד מאוניברסיטת ויסקונסין-מדיסון. פרופ’ ברוסארד, שנבחרה לפני שבועות ספורים לעמיתה של כבוד בארגון החשוב ביותר בתחום חקר התקשורת (ICA), הצביעה על השינויים המהירים המתחוללים בדרכים בהן הציבור נחשף למידע מדעי. שינויים אלה, לדבריה, מחייבים מוסדות מדעיים וקובעי מדיניות להתפתח ולהתאים את עצמם למציאות המשתנה. כך, למשל, טכנולוגיות חדשות לעריכת גנום (כגון CRISPR-Cas9) מעלות סוגיות אתיות, משפטיות וחברתיות ודורשות לא רק את עדכון הציבור אלא גם את שיתופו בקביעת מדיניות השימוש בהן. פרופ’ ברוסארד ציינה כי אף שהנגשת המדע הופכת מאתגרת יותר ויותר נוכח מספרם המצטמצם של כתבי המדע, הרשתות החברתיות פותחות הזדמנויות חדשות לתקשורת עם הציבור.

 

“גם מערכת החינוך צריכה להסתגל למציאות החדשה,” אמר פרופ’ ג’ונתן אוסבורן מאוניברסיטת סטנפורד, מהחוקרים המובילים בעולם בתחום החינוך המדעי. פרופ’ אוסבורן הצביע על כמה תפיסות שגויות על המדע שהשתרשו בציבור חרף מאמצי מערכות החינוך – ואולי אפילו בגללם. “אזרחי העתיד מוכרחים להבין כי אין ‘שיטה מדעית’ אחת אלא מגוון דרכים לחשיבה מדעית, שהמדע מתפתח ומשתנה ללא הרף ושטעויות הן דבר שכיח במדע,” אמר. הוא הציע להדגיש את המדע העכשווי לצד המדע הוותיק, את הכשלונות במדע לצד ההצלחות ואת ביקורת העמיתים (peer review) כאחד הכלים החשובים ביותר של הקהילה המדעית למניעת השתרשות של טעויות. לדבריו, רק בבריטניה מודגשת ביקורת העמיתים בתוכנית הלימודים במדעים, וראוי שדגש זה יוטמע בתכניות הלימוד במדינות נוספות.
ומה באשר ל”פייק ניוז”? בקרב הדוברים הסתמנה הסכמה לפיה סיקור מגמתי או מטעה קיים בתקשורת המדע מאז ומעולם, וכי אין ראיות להתגברות התופעה של הולכת שולל מכוונת בנושאי מדע. פרופ’ ברוסארד ציינה שבאחרונה התפתחו, גם ברשתות החברתיות, מנגנונים מתוחכמים הבולמים את התפשטותו של מידע שקרי. פרופ’ לויד דיוויס מאוניברסיטת אוטגו, ניו זילנד, הצטרף לדבריה ואמר כי עדיף לחזק את הסיקור המדעי האמין והמדויק במקום לנסות ולהיאבק באופן מאורגן ב”פייק ניוז”, שספק אם הם בעיה אמיתית כיום בתחום המדע.
הסדנה המחקרית PESO 2017 אורגנה על ידי קבוצת תקשורת המדע מהפקולטה לחינוך למדע וטכנולוגיה בטכניון, בראשות פרופ”ח אילת ברעם-צברי. היא התקיימה בתמיכתם הנדיבה של הקרן הלאומית למדע, קרן נשיא הטכניון, עיריית חיפה, משרד המדע והטכנולוגיה, מרכז רות ואלן זיגלר למדעי הלמידה שליד הפקולטה לחינוך למדע וטכנולוגיה בטכניון, קרן משה ינאי לטיפוח קשרי מדע בינלאומיים (מדעים מדויקים וטכנולוגיה) ותוכנית מרכזי המצוינות (I-CORE) של הקרן הלאומית למדע והוועדה לתכנון ולתקצוב של המועצה להשכלה גבוהה.

הם רק חלק מהפרויקטים שהציגו סטודנטים מהפקולטה למדעי המחשב בטכניון ביריד לפיתוחים חדשניים ויצירתיים המבוססים על תכנון באנדרואיד וב- IoT

יריד פרויקטי הסטודנטים השנתי של הפקולטה למדעי המחשב בטכניון התקיים בשבוע שעבר והוצגו בו פיתוחים של סטודנטים מהמעבדה לפיתוח מערכות ותוכנה והמעבדה לסייבר ואבטחת מידע. בתערוכה הוצגו פרויקטי פיתוח באנדרואיד, פיתוח ב-IoT ומערכות הקשורות לאבטחת מידע וסייבר.

מדפסת פנקייק (Pancake Printer) היא פיתוח של שלוש סטודנטיות, רנא מנסור, אלאא סעאבנה ומראם עוואודה. השלוש ראו באינטרנט סרטון הכנה ידנית של פנקייקים ואמרו לעצמן שטכנולוגיית ההדפסה התלת ממדית יכולה לסייע בפעולה זו. התוצר הוא מערכת להדפסת פנקייק על פי תמונה, תוך שימוש במנוע סרבו, במדפסת תלת ממד ובאלגוריתמים ייעודיים. לדבריהן, “זה לא היה פשוט, כי נאלצנו לא רק לכתוב קוד אלא גם להתמודד עם אתגרים אלקטרוניים ומכניים של המערכת, בלי שלאף אחת מאיתנו יש רקע כזה.” בהצגת הפרויקטים עבדה המערכת היטב וסיפקה לנוכחים פנקייקים טעימים בשלל צורות.

 

i-Carry היא מערכת חכמה להובלת מזוודות שפיתחו הסטודנטים מאשה שמידט, איריס אילוז ואלכסנדר גמינטרן. המערכת מסיעה את המזוודה על פי הנחיות הניתנות בסמארטפון או על פי תנועת היד של המשתמש, העונד על ידו צמיד ייעודי. המזוודה לא רק עוקבת אחר המשתמש אלא גם מאותתת לו היכן היא נמצאת כאשר הוא ממתין לה ליד המסוע בנמל היעד.

 BreakFast היא מערכת פרי פיתוח של הסטודנטים עומרי קרמר, ליאור פיש וולנטין דשינסקי, המכינה עבור המשתמש באופן אוטומטי ארוחת בוקר הכוללת מנת קורנפלקס וכוס קפה, על פי

ההגדרות שהגדיר מראש – סוג הקורנפלקס, סוג הקפה, כמות החלב והסוכר וכו’. הארוחה תהיה מוכנה ברגע שהמשתמש מתעורר בבוקר או בכל זמן אחר שהגדיר מראש. לדברי הסטודנט ולנטין דשינסקי, “היות ואנחנו סטודנטים עצלנים שקמים כמה דקות לפני השיעור ואין לנו זמן בבוקר,  פיתחנו את המוצר הזה שיקבל את פנינו בבוקר עם ארוחת בוקר מוכנה. זה יכול לחסוך זמן ולהוריד לחץ.”

i-Chess היא מערכת פיזית (לא וירטואלית) המשחקת שחמט מול המשתמש, שפיתחו הסטודנטים יונתן זרצקי, זיו יזהר ורועי שחורי. זהו לוח שחמט קסום שהחיילים נעים מעליו באופן עצמאי. לדברי הסטודנט יונתן זרצקי, “חיפשנו פתרון שלא יהיה וירטואלי, ומצד שני לא יצריך שימוש בזרועות רובוטיות שמזיזות את החיילים. כך הגענו לפתרון הזה – מערכת המבוססת על בינה מלאכותית שמזיזה את החיילים באמצעות שדות אלקטרומגנטיים שמקורם מתחת ללוח.”

BraceletMatching הוא “צמיד היכרות” חכם, שפיתחו הסטודנטים יבגני לונגו, לוריין ראמל וניקיטה דיזהור, המאפשר למשתמשים בו להכיר אנשים חדשים הנמצאים באותה הסביבה על פי העדפות מוגדרות מראש. המשתמש מכניס לאפליקציית הסמארטפון הייעודית את נתוניו (גיל, גובה, מין, תחביבים, שפות ועוד) ואת הנתונים הרצויים לו באדם השני. כאשר שני משתמשים, העונדים את הצמיד, מתקרבים זה לזה בטווח המאפשר קליטת WiFi, הצמיד מכוון אותם זה לעבר זה במידה והם מתאימים לפי הגדרות מראש. לדברי יבגני לונגו, אחד מחברי הצוות, “הצמיד יכול לשמש למטרות רומנטיות אבל מתאים גם להיכרויות אחרות בכנסים ובמקומות הומי אדם. כאשר המשתמשים נמצאים במבנה מתבסס הצמיד רק על שידור וקליטה של WiFi, אבל בחוץ הוא מתבסס גם על מיקומי GPS.”

Darbuka שפיתחו הסטודנטים מוחמד איסמעיל, מוחמד ראיין ומואד מוראד היא מערכת המלמדת את המשתמש לנגן בדרבוקה על פי קבצי מוסיקה שמורידים מהמחשב. המערכת יודעת לנגן לבדה על סמך קובץ שהיא מקבלת, או לחלופין לאפשר למשתמש לתופף דרך האפליקציה.

i-chant הוא פיתוח של סמי עבדו, בשיר חייט ואברהים בליק. מדובר במערכת המלמדת את המשתמש לנגן בחמת חלילים באמצעות נורות המורות לו היכן להניח את אצבעותיו. המערכת

נותנת למשתמש ציונים כדי שיוכל להשתפר, וכאשר אינו זקוק עוד לעזרת הנורות הוא מוזמן לנגן בעל פה כדי לבחון את עצמו.

Bialik היא פלטפורמה ניידת המסייעת לכותבים מתחילים לכתוב שירה. הפלטפורמה מסייעת לכותבים בעברית באמצעות הצעת חרוזים ולכותבים באנגלית באמצעות מילים נרדפות. בנוסף, הפלטפורמה מדווחת על מספר המילים שכתב המשתמש במשך השבוע.

Learnguage מסייעת ברכישת שפה חדשה באמצעות תמונות קיימות או צילומים חדשים שמוסיף המשתמש למאגר. המערכת כותבת בסמארטפון, בשפה שהמשתמש בחר, את המילה המתאימה לאובייקט המצולם: חתול, מדפסת, ילד וכו’.

פרויקטים נוספים שהוצגו בתערוכה הם Mambo, המסייעת לאנשים לקויי שמיעה לנהוג; LarMe – מערכת חכמה נגד גניבות; 3D Pong – פינג פונג מודרני במשחק על קוביית לד בתלת ממד; Tanks – משחק רב משתתפים עם טנקים אוטונומיים; Voice maze – מכונית חכמה העוזרת לשפר איות של מילים; BiPo – מעקב אוטומטי אחר נוכחות בשיעורים;  SportTime – מעקב אחר מועדים של אירועי ספורט וקבלת הודעה על עיכובים; TestMe – המורה הפרטי שעוזר ללמוד לבחינות; Toudly – יצירת קהילה ספונטנית של אנשים בעלי עניין משותף, BookASeat – מערכת להזמנת מקום בספרייה; UP&GO – סדרן תכניות (scheduler) קל לשימוש; Athenizer – המאפשר להרחיב או לצמצם קוד כדי שיהיה מובן יותר; Smart City Accessibility – בודק מקומות על פי הנגישות שלהם; ו-Smart Parking – המוצא את המסלול הטוב ביותר לחנייה הקרובה ביותר לבית ולמשרד.

“מדי שנה מפתיעים הסטודנטים שלנו ברעיונות מקוריים, שאותם הם מתרגמים לפיתוחים מעשיים”, אמר איתי דברן, מנהל המעבדה לפיתוח תוכנה ומערכות בפקולטה למדעי המחשב, “זו בעצם ההתנסות המשמעותית הראשונה שלהם בהתמודדות עם פרויקטים הנדסיים מורכבים, כמו אלה שמחכים להם בתעשייה.”

מדענים בטכניון ובגרמניה הדגימו לראשונה את “זיכרון הצורה” בחלקיקי זהב. התגלית התפרסמה בכתב העת Advanced Science

חוקרים מהטכניון ומגרמניה הדגימו לראשונה את התופעות של זיכרון צורה ושחזור עצמי בחלקיקי זהב מיקרומטריים. זאת באמצעות דיפוזיה המכוונת על ידי פגמים בחלקיק. את המחקר, שהתפרסם ביום שישי האחרון בכתב העת Advanced Science,  ערכו הדוקטורנט אולג קובלנקו וד”ר לאוניד קלינגר בהנחיית פרופ’ יוג’ין רבקין דיקן הפקולטה למדע והנדסה של חומרים בטכניון יחד עם כריסטיאן ברנדל מ-KIT (המכון הטכנולוגי קרלסרוהה, גרמניה).

חומרים זוכרי-צורה מאופיינים בכך שהם מסוגלים לתקן את הנזק שנגרם להם (למשל עיוות, דפורמציה) ולשוב לצורתם המקורית. לחומרים אלה יש שני מצבי צבירה (פאזות): אוסטניט (Austenite) , שהוא צורתו הראשונית הסימטרית והמסודרת יותר; ומרטנזיט(Martensite) , שהוא מצב צבירה המאופיין באי סדר ובאי סימטריה אבל גם בחוזק רב יותר. דוגמה מוכרת למעבר בין שני המצבים היא יצירה של פלדה מחוסמת.

העברתו של החומר ממצב הצבירה האוסטניטי למצב הצבירה המחוסם, או המרטנזיטי, נעשית על ידי הפעלת כוח מכני על החומר או על ידי קירורו. המבנה דל הסימטריה של המרטנזיט מאפשר לחומר לספוג עיבורים פלסטיים גדולים בכך שגבישי החומר מסתדרים בהתאם לכיוון העומס המופעל עליו. גם אחרי דפרמציה פלסטית “זוכרים” הגבישים את מצבם המקורי, האוסטניט, ושואפים לחזור אליו. שאיפה זו תתגשם אם נחמם את החומר, שיהפוך את אנרגיית החום לאנרגיה מכנית שתחזיר את החומר למצבו המקורי.

עד היום נצפתה תופעת זיכרון הצורה רק בסגסוגות מתכת ייחודיות כגון ניטינול (Ni-Ti). סגסוגות אלה מאופיינות בפולימורפיזם – ריבוי מצבי צבירה גבישיים אפשריים. כעת, לראשונה, הודגמה התופעה בחלקיקי זהב תת-מיקרומטריים. החוקרים “דקרו” את חלקיקי הזהב במחט יהלום, וזאת תחת מיקרוסקופ כוח אטומי (AFM). החלקיקים חזרו לצורתם המקורית בעקבות טיפול תרמי בחלקיקים הדקורים בטמפרטורה של 600 מעלות צלזיוס – כ-65% מטמפרטורת ההיתוך של הזהב.

גילויה של תופעת זיכרון הצורה בחלקיקים אלה מפתיעה, לדברי פרופ’ רבקין, משתי סיבות: “ראשית, צורתם המקורית של החלקיקים לא היתה ‘מושלמת’ במונחים של אנרגיה ושיווי משקל ושנית, זהב במצבו המוצק אינו מאופיין בפולימורפיזם.”

כדי להבין את התהליך לעומקו בחנו החוקרים את התנועה האטומית הן במהלך הדקירה והן במהלך החימום, וזאת באמצעות סימולציות של דינמיקה מולקולרית אטומיסטית במחשב. הם הראו כי המעוות (דפורמציה) הנוצר בזמן הדקירה מתוּוך על ידי נוקליאציה והחלקה (nucleation and glide) של לולאות נקעים – פגמים חד-ממדיים בגביש שבאמצעותם הוא עובר דפורמציה פלסטית. הנקעים יוצרים מדרגות על פני החלקיק, ומדרגות אלה משמשות מעין “מסילות מנחות” המובילות את אטומי הזהב חזרה לעקבה (אתר הדקירה) בתהליך של דיפוזיה בטמפרטורה גבוהה. כך חוזר החלקיק לצורתו המקורית.

מעניינת במיוחד העובדה שבשעה שדפורמציה פלסטית ודיפוזיה הן דוגמאות קלאסיות של תהליכים בלתי הפיכים, השילוב ביניהן יכול לבטל את אותה אי-הפיכות ולהוביל לשחזור מלא של צורת החלקיק. כדי להבין כמה מפתיע התהליך הזה אפשר לחשוב על קפה שנשפך מכוס ולאחר מכן הוא מזנק מהרצפה חזרה אל תוך הכוס או על מכונית החוזרת לצורתה המקורית אחרי תאונת טוטאל-לוס. לדברי פרופ’ רבקין, גילויו של אפקט זיכרון הצורה בחלקיקי מתכת ננומטריים ומיקרומטריים עשוי לסייע בתכנון וביצירה של רכיבים והתקנים תת-מיקרומטריים שיהיו יציבים וחסינים בפני נזקים. “כולנו מכירים, לדוגמה, את תקלות הטעינה בסמארטפונים הנובעות משחיקת האזור שאליו מתחבר כבל ההטענה. ייצור אזור זה מחומרים בעלי יכולת ריפוי עצמי ימנע את השחיקה האמורה ואת הצורך בתיקון. שימוש אפשרי נוסף הוא הובלה מבוקרת של תרופות ליעדים בגוף החולה, וזאת על ידי החדרת תרופה לעקבה שתפלוט אותה החוצה בעקבות חימום.”

למאמר המלא ב- Advanced Science לחצו כאן

 

 

 

 

 

 

 

לסרטון המציג את המחקר

הסרטון מציג הדמיית מחשב של טיפול תרמי של החלקיק במחשב. אפשר לראות את האטומים מדלגים על שטחו של החלקיק. האטומים שנעים מרחק רב צבועים בכחול. רוב תנועות האטומים מוגבלות למדרגות ולקצוות שבין האזורים השטוחים. כך מתועלים האטומים לעבר האזור ה”דקור” וממלאים אותו.