המרכז לאנליזת חומרים בבר-אילן - הגדול בישראל

המרכז לאנליזת חומרים במכון לננו טכנולוגיה וחומרים מתקדמים באוניברסיטת בר-אילן הוא המרכז הגדול והמקיף מסוגו לביצוע בדיקות תלת ממדיות בלתי הרסניות של חומרים ובכלל זה של מבנים רב שכבתיים

הצלחות בננו-מדע תלויות ביכולת לשלוט ברמה האטומית ב"לחיצת היד" המתרחשת במפגש בין חומרים מורכבים. זהו האתגר העיקרי העומד בפני המרכז לאנליזת פני שטח של המכון לננו-טכנולוגיה ולחומרים מתקדמים באוניברסיטת בר-אילן (BINA), שם משתמשים מומחים מיומנים במכשור מתקדם כדי לסייע לאנשי הסגל של המכון וללקוחות חיצוניים מהתעשייה, להשיג את יעדי המחקר שלהם.

מאז הקמתו ב-2007, עורך המרכז לאנליזת פני שטח ניסויים באמצעות מיקרוסקופיה על ידי כוח אטומי, (Atomic Force Microscopy – AFM), כלי המשמש למיפוי טופוגרפיית פני שטח של חומר ברזולוציה אטומית, ולאפיון תכונותיו הפיזיקליות. ב-2011, עם רכישתו של מאיץ החלקיקים, התרחבו יכולותיו של המרכז. למכשיר זה, שהינו הראשון מסוגו בישראל, יכולות ייחודיות לאנליזה תלת מימדית בלתי הרסנית של חומרים ובכלל זה של מבנים רב שכבתיים.

כיום, עומדים לרשות המרכז לאנליזת חומרים במכון לננו טכנולוגיה וחומרים מתקדמים באוניברסיטת בר-אילן מספר מכשירי AFM מתקדמים ויכולת לנהל חמש אפליקציות מאיץ חלקיקים שונות. בזכות יכולת זו נחשב המרכז בבר-אילן למעבדה הגדולה ביותר בישראל לאנליזת חומרים.

במרכז, המנוהל על ידי ד"ר אולגה גירשביץ, מתנהלים ניסויים שתוצאותיהם חיוניות להבנת החומרים המשמשים למגוון אפליקציות  בכל התחומים - החל מרפואה דרך מחשבים וכלה בתכנית החלל. רכישות ציוד אסטרטגיות שהתבצעו במרכז במהלך השנים הביאו לשיפור מתמיד ביכולות מיקרוסקופ הכוח האטומי.  בשנת 2010, החל המרכז לעבוד עם מיקרוסקופ סורק Dimension ICON-PT מתקדם, עם מערכת ניווט אוטומטית שמסוגל לסרוק דגמים גדולים (עד 20 ס"מ).

מכשיר זה מבצע סריקה גם באוויר וגם בנוזל לחומרים במגוון דרגות קושי (אפילו ג'ל).  בו זמנית הוא גם נותן מידע על התכונות המכניות, המגנטיות והחשמליות של החומר הנבדק, עובדה שהופכת אותו לשימושי במגוון רחב של אפליקציות. יתר על כן, בחודש האחרון החלה הרצתו של מכשיר חדש Bio Fast Scan AFM שמאפשר לקבל את כל המידע הזה על החומרים הנבדקים ברזולוציה גבוהה מאוד ובזמן קצר פי 4-10. רכישה נוספת של המרכז היא רכיב למדידת אפקט מנהור (PeakForce Tunneling Module), כלי שמאפשר מיפוי מוליכות בדגימות רכות ועדינות כגון קטודות ליתיום, סוללות פוטווולטאיות ומכלולי ננו-צינוריות פחמניות, תוך שהוא מקטין את הנזק הנגרם לדגם ואת זיהום קצה הפרוב.

צרוף היכולת לבצע אנליזה ע"י קרן יונים בתלת ממד הייתה טבעית לד"ר גירשביץ, שהתוודעה לראשונה לטכנולוגיה זו בעת הכשרה שעברה עם מומחים מאוניברסיטת קייס ווסטרן רזרב, בלימודי הדוקטורט שלה בהנחייתו של פרופסור חיים סוקניק מבר-אילן. היום, כמומחית מובילה של BINA לאנליזה על ידי קרן יונים, נקראת ד"ר גירשביץ תכופות לתכנן ניסויים שמנצלים את יכולתה של הטכנולוגיה להשיג מידע מבני על חומר ברזולוציה של ביליונית המטר. ליכולות אלה יש משמעויות מרחיקות לכת עבור יישומי ננו-טכנולוגיה, החל מתכנון התקנים אלקטרוניים ופוטוניים מורכבים ועד לניתוח לא הרסני של ממצאים ארכיאולוגיים ופריטי אמנות יפה

לדברי ד"ר גירשביץ, המאיץ החדש מגיע לאנרגיה של עד 5.1 מגה אלקטרון וולט (MeV), מהירות גבוהה שמתורגמת לתוצאות ניסויים מדויקות ביותר. "כאשר חלקיקים הנעים במהירות גבוהה פוגעים בחומר, רובם עוברים אינטראקציה עם הגרעינים של אטומי החומר וחלקם חוזרים לאחור עם איבוד אנרגיה שאותה אנו יכולים למדוד ולנתח" היא מסבירה.  "זה עוזר לנו להבין את ההרכב הכימי של חומרים בעומקים שונים, דבר חשוב בהתאמת חומרים ליישומים השונים"

ד"ר גירשביץ המתמחה בתכנון ניסויים אופטימליים לפתרון מגוון של שאלות מחקריות אומרת: "אנחנו שואפים לנצל את כל מגוון הטכנולוגיות כדי להפיק נתונים מדעיים מועילים. הייחוד של BINA טמון בכך שזה המקום היחיד בישראל שיש לו את הכלים ואת הצוות הנחוצים כדי לפקח על מגוון רחב של ניסויים וזהו אתגר מאד יצירתי".

לכתבות נוספות...