מגזין הטכניון | קיץ 2022

נופר ביאנקו-שטיין שמחשל מה בפקולטה למדע והנדסה של חומרים פיענחו את תהליך 14 הים כמעבדה פרופ’ בעז פוקרוי יצד מייצרים אורגניזמים ימיים רקמות קשיחות כגון שריון ועדשות אופטיות מהחומרים הזמינים להם ובתנאים העוינים השוררים מתחת לגלים? בכך עוסק מחקר של קבוצה בין-לאומית בהובלת פרופ’ בעז פוקרוי והדוקטורנטית נופר ביאנקו-שטיין מהפקולטה למדע והנדסה של חומרים. המחקר נערך - הסינכרונטרון האירופי ESRF עם ד”ר קתרין דג’וי מ- בגרנובל, צרפת. , התמקדו המדענים PNAS במחקר, שהתפרסם ב- במעורבותו של קלציט המכיל מגנזיום בתהליכים האמורים. מגנזיום הוא יסוד מתכתי חזק וקל הממלא תפקידים רבים בעולם החי, גם בגוף האדם. קלציט, ובעברית פחמת הסידן, הוא מרכיב חיוני בביומינרליזציה, כלומר בתהליך שבו אורגניזמים מייצרים מהחומרים הזמינים להם מבנים שונים - פנינים, עצמות, שריון וכן הלאה. “תהליכי ביומינרליזציה,” מסביר פרופ’ פוקרוי, “מייצרים מבנים העולים בהיבטים רבים, כגון חוזק ועמידות לשברים, על תוצרים מלאכותיים של תהליכים הנדסיים. לכן אין ספק שהממצאים שלנו עשויים להוביל לשיפור תהליכים הנדסיים במגוון תחומים.” מראים במאמרם כי אחת ESRF מדעני הטכניון ו- האסטרטגיות הנפוצות בהקשר זה היא שיקוע של חלקיקי קלציט ננומטריים עתירי מגנזיום בתוך מצע דל-מגנזיום. לדברי פרופ’ פוקרוי, “גילינו כי תופעה זו מתרחשת במגוון עצום של יצורים, אפילו יצורים מממלכות שונות בעולם החי.” במחקר הנוכחי התמקדו החוקרים בתשעה אורגניזמים שונים ובהם נחשוני ים, אצות אדומות, כוכב ים, אלמוג וקיפודי ים. החוקרים גילו כי שיקוע חלקיקי הקלציט במצע דל המגנזיום יוצר בשלדים מאמצי דחיסה המגבירים את קשיחותם - זאת ללא הצורך בדחיסה מכנית. בנחשון הים מתרחש תהליך ההתגבשות הייחודי בעדשות הפזורות על זרועותיו - מעין עיניים פרימיטיביות אך יעילות לצרכיו. בניגוד לזכוכית המחוסמת שמייצר האדם בחום גבוה ותחת לחץ, עדשות הנחשון מיוצרות בטמפרטורת המים הנתונה וללא לחץ מכני חיצוני מלבד לחץ המים. האצות האדומות שחקר הצוות הבין-לאומי הן אצות הנפוצות במים רדודים, שם הן נתונות ללחצים חיצוניים של גלי הים ולכן חייבות להיות עמידות לקריעה ולשבר. משום כך מצופים תאיהן באותם גבישים ננומטריים חזקים של מגנזיום-קלציט. אף שנחשון הים והאצות האדומות הם יצורים שונים מאוד, הם מפגינים היבטים מבניים משותפים ובהם אותה התגבשות של מבנים חזקים בתהליך של שיקוע גבישים ננומטריים עתירי מגנזיום במצע המאופיין ברמות מגנזיום נמוכות. החוקרים גילו כי תהליך התגבשות זה משפר הן את קשיות החומר והן את העמידות לשברים. יתר על כן, הם מראים במאמר כי אפילו הפחתה קלה של שיעור .100%- המגנזיום במצע מכפילה את קשיות החומר בכ ונערך בשיתוף ERC המחקר נתמך על ידי מענק Argonne National סינכרוטרון גרנובל בצרפת ו- באילינוי. Laboratory כ https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2120177119 למאמר: