Page 8 - מגזין הטכניון | קיץ 2011

חוקרי הפקולטה להנדסת חומרים גילו כי השכבה
הננו-מטרית הנמצאת בין חומרים מסוימים היא
בעלת אופי מוצק - וגם נוזל. בכך הם הוסיפו
נדבך חיוני לתיאוריה של גיבס משנת 8781, אשר
הסבירה חלקית מה מתרחש במגע בין חומרים
.Science שונים. כך מדווח כתב העת
"בשנות השמונים התברר כי בין גבישים קיימת
שכבה דקה מאוד דקה כל כך, שלא ניתן להגדירה
כנוזל או כמוצק," מסביר פרופסור וויין קפלן, דיקן
הפקולטה להנדסת חומרים בטכניון. "עד כה לא היה
ברור מדוע השכבה הזו קיימת, והאם זהו מצב קבוע
)שיווי משקל( או זמני. הקהילה המדעית ידעה על
קיומה של השכבה הזו במפגש בין גבישים קרמיים,
כמו גם בפני שטח של קרח )דמוי מים(, אך בנוגע
למהות התופעה ולמקורה שררה מחלוקת עמוקה."
Á¯˜‰ ÏÚ ‰˜ÏÁ‰‰ „ÂÒ
בעבודת הדוקטורט שלה הוכיחה ד"ר מור ברעם,
בהנחיית פרופסור קפלן ובשיתוף עם ד"ר דומיניק
, שהשכבהCNRS שטאן ממכון המחקר הצרפתי
קיימת במפגש בין מתכות לבין חומרים קרמיים
וכנראה גם בין מתכות לבין מוליכים למחצה. לדברי
פרופסור קפלן, זו התופעה המאפשרת לנו להחליק
על הקרח, ומנגד - פוגעת בחוזקם של של חומרים
קרמיים בטמפרטורות גבוהות. פרופסור קפלן
מעריך כי התופעה האמורה תורמת ליציבותם של
התקנים חדישים במיקרו-אלקטרוניקה.
חוקרי הטכניון ביצעו ניסויים שלא נעשו בעבר, תוך
, שהואFIBשימוש במיקרוסקופ החדשני "טיטן" וב-
"בית מלאכה" ברמה ננו-מטרית. הם ציפו ספיר
בשכבה דקה של זהב - 60.0 מיקרון )לשם השוואה
- קוטרה של שערה הוא כ-001 מיקרון(. החוקרים
חיממו את הדגמים עד שהם הגיעו לשיווי משקל -
מצב שבו מתפרקת שכבת הזהב למיליארדי גבישים
זעירים.
על הספיר היו חומרים נוספים - צורן וסידן -
שמילאו את המשטח שבין הספיר לבין גבישי הזהב.
כך נוצרה שכבת הביניים האמורה, שעוביה 2100.0
מיקרון )2.1 ננומטר(. זהו רוחב של כ-4 אטומים
בלבד.
"הצלחנו למדוד את האנרגיה האצורה בין הזהב לבין
הספיר בנוכחות השכבה הדקיקה, והוכחנו שנוכחות
השכבה הזו מורידה את האנרגיה של משטח הביניים
ולכן משפרת את עמידותו," מסביר פרופסור קפלן.
˙ÂÈ‚ÂÏÂÎË ˙ÂÎÏ˘‰
לגילוי המדעי האמור יש השלכות טכנולוגיות:
שכבת הביניים האמורה תחזק את החיבור בין
חומרים קרמיים לבין מתכות, שבאופן טבעי אינם
"אוהבים" להתחבר. דוגמאות לממשקים כאלה בין
חומר קרמי למתכות הם כיפת הטיל המחוברת
לטיל, מוליך מתכתי המחבר בין שבב לבין המחשב,
והציפוי הקרמי המגן על הלהב במנוע סילון.
שכבת
הביניים:
מוצק
שהוא
נוזל
ג י ל ו י י ם ח ד ש י ם
ב נ ו ג ע ל ש כ ב ה
ה נ נ ו - מ ט ר י ת
ה מ פ ר י ד ה ב י ן
ח ו מ ר י ם ש ו נ י ם
ע ש ו י י ם ל ה ו ב י ל
ל י י ש ו מ י ם ב ת ח ו מ י
ה ב י ט ח ו ן , ה ת ע ו פ ה
ו ה א ל ק ט ר ו נ י ק ה
ÁÂ˙ÈÙ ¯˜ÁÓ 8
ס פ י ר מ צ ו פ ה ז ה ב . פ ר ו פ ס ו ר ו ו י י ן ק פ ל ן