Page 21 - מגזין הטכניון | אביב 2007

≤±
Á Â ˙ È Ù Â † ¯ ˜ Á Ó
חוקרי הפקולטה לפיסיקה בטכניון, בשיתוף עם
, גילו מצב צבירה חדש של חומרMITחוקרים מ-
מגנטי בטבע - כך מגלה כתב העת המדעי
. בכך הוכיחו החוקרים תיאוריהPhysics Today
משנת 3791, אשר חזתה את קיומו של נוזל
מגנטי קוונטי בסריג עם מוטיב משולש. למחקר
יש גם "זווית יהודית," שכן לסריג בו השתמשו
יש צורה של "מגיני דוד", הנמצאים זה ליד זה
וממלאים את המרחב.
חוקרי הטכניון, פרופסור עמית קרן והדוקטורנט
אורן עופר, הגיעו לתגלית בניסויים שנעשו
בטמפרטורות קרות במיוחד, שאינן קיימות בטבע.
בעזרת מקררים מיוחדים הם הגיעו לטמפרטורה
של 05 אלפיות קלוין )372 מעלות צלזיוס מתחת
אילוסטרציה של הסריג שעליו נעשה המחקר
¨±π∑≥†˙˘Ó†‰È¯Â‡È˙†ÂÁÈΉ†MIT≠†ÔÂÈÎˉ†È¯˜ÂÁ
ÈË‡Â˜†ÈË‚Ó†ÏÊÂ†Ï˘†ÌÂȘ†‰ÊÂÁ‰
לאפס(. בטמפרטורה נמוכה זו התנהג המגנט כנוזל
קוואנטי, הנקרא כך משום שההסבר לקיומו מבוסס
על תורת הקוואנטים. לתוצאות דומות הגיעו
, בראשות פרופסור דניאל נוסירה.MITעמיתיהם ב-
במקביל פירסמה ממצאים דומים גם קבוצת
חוקרים צרפתים, בראשות פרופסור פיליפ מנדלס.
"לחומרים בטבע יש אחד ממצבי הצבירה - גז,
נוזל, או מוצק - אך בטמפרטורות מספיק נמוכות
כולם קופאים והופכים למוצק," מסביר פרופסור
קרן. "יש יוצא דופן אחד, והוא ההליום, שאם
מקררים אותו הוא אינו קופא אלא נכנס למצב
צבירה ייחודי הנקרא 'נוזל-על'. נוזל כזה יכול,
למשל, לטפס במעלה כוס, לחדור לחורים
ננו-מטריים ואף לזרום דרך חומר אחר."
פרופסור קרן מסביר כי גם למגנטים הבנויים
ממצפנים אטומיים, הנקראים 'ספינים' ומסודרים
על גבי סריג, יש מצבי צבירה שונים. הראשון הוא
פרה-מגנט - מצב המקביל לגז או נוזל, שבו
ה'ספינים' בתנועה. השני הוא פרו-מגנט - מצב
המקביל למוצק, בו ה'ספינים' קפואים )מגנט
מהסוג ה"נצמד" למקרר במטבח, והמוכר לכולנו(.
תיאוריות משנת 3791 חזו שבסוג מסוים של
מגנטים, המורכבים מסריג משולש, ייתכן אף קיומו
של מצב צבירה נוסף, המקביל לזה של ההליום,
כלומר - מצב צבירה שבו המגנט מסרב לקפוא
גם בטמפרטורות השואפות לאפס המוחלט.
התגלית האמורה פותחת דלת למחקר עתידי של
הנוזל הספיני-קוואנטי ותכונותיו.
Ú·Ë·†Ë‚Ó†Ï˘†˘„Á†‰¯È·ˆ†·ˆÓ
Â‰†ÁÂÎ
חוקרים בטכניון הוכיחו לראשונה כי מבנים ננו-מטריים זעירים
חזקים יותר ממבנים "גדולים". החוקרים, פרופסור אייל זוסמן וד"ר
אולג גנדלמן מהפקולטה להנדסת מכונות ומכון ראסל ברי למחקר
בננו-טכנולוגיה, הראו כי מתחת לקוטר מסוים חלה עליה דרסטית
בקשיחות החומר.
"זה זמן מעסיקה את החוקרים בעולם השאלה אם תכונות פיסיקליות
של מבנים ננו-מטריים דומות לתכונות של מבנים 'גדולים' או שונות
מהן," מסבירים החוקרים. "במחקר האמור הוכחנו לראשונה, בניסוי
על סיבים ננו-מטריים )"קורי עכביש" דקיקים העשויים מפולימר(,
שככל שקוטר הסיב קטן - קשיחותו גדלה. יתירה מכך - העליה
בקשיחות החומר נעשית דרסטית מתחת לקוטר מסוים."
Nature Nanotechnology במאמר שהתפרסם בכתב העת המדעי
הציגו החוקרים הסבר לתופעה זו: "כאשר הקוטר קטן, אין למולקולות
אפשרות להתמקם באופן חופשי בתוך הסיב; אפשרות התנועה
שלהן מוגבלת, והן נאלצות ליצור מבנים קשיחים יותר."
החוקרים צופים כי בעתיד יוכלו לייצר מבנים ננו-מטריים עם תכונות
מכניות משופרות. מבנים אלו יכילו פחות חומר, ויהיו חזקים יותר.
יישומים אפשריים: מיתרים חזקים במיוחד או אפודי מגן קלים.
במחקר שותפים ד"ר ארקדי ארינשטיין והדוקטורנט מיכאל בורמן.
ÌÈȯËÓ≠Â†ÌÈ·Ó†∫‰¢‡¯Ï†ÂÁÈΉ†ÔÂÈÎˉ†È¯˜ÂÁ
¢ÌÈÏ„‚¢†ÌÈ·ÓÓ†¯˙ÂȆÌȘÊÁ