Sans-serif

Aa

Serif

Aa

Font size

+ -

Line height

+ -
Light
Dark
Sepia

הכירו את חוקרת הגבישים שמשנה את עולם הטכנולוגיה

את ילדותה העבירה ד"ר אלנה מאירזדה באיראן, עד שעלתה לישראל בגיל 11 • היום, היא מובילה מעבדת מחקר באוניברסיטת קולומביה ומפתחת שיטות לאפיון גבישים
אלעד בלובשטיין

כשמבקשים מד”ר אלנה מאירזדה להסביר על הציוד שנמצא במעבדת המחקר שלה באוניברסיטת קולומביה היוקרתית בניו יורק, היא מתלהבת כמו ילדה. עבור הקורא הממוצע זו אולי נשמעת כמו רשימת ציוד משמימה למדי (“יש לנו המון מנדפים, יש הרבה תנורים – ויש לי גם מבער!”) אבל אוסף המכשירים האלה, שמאפשר לה לבצע את מחקריה על חומרים חדשים, בהחלט ראויים להתלהבות.

במסגרת פוסט־הדוקטורט שלה היא מגדלת גבישים בעלי תכונות פיזיקליות שונות, כמו הולכה חשמלית או יכולת ליצירת זרם כתוצאה משינוי טמפרטורה, ומאפיינת אותם. אם לנסות להסביר במילים פשוטות את תחום העיסוק, מדובר במעין שילוב של כימיה, פיזיקה והנדסת חומרים. התגליות שיוצאות מהמעבדה הזו, לא רק תורמות להבנה טובה יותר של המדע – יש להן גם השלכות מרחיקות לכת על העולם הטכנולוגי, ובעיקר על עולם הננו־טכנולוגיה ועל תעשיית השבבים האלקטרוניים – ה”מוח” שעומד מאחורי המכשירים החכמים שכולנו משתמשים בהם. “ייצור של חומרים חדשים בעלי מבנה שכבתי ברמה האטומית מאפשר לייצר בקלות התקנים ננו־מטריים בעלי ביצועים טובים יותר”, היא מסבירה. למשל, מוליכי־על המשמשים למחשבים קוונטיים. “נכון להיום, נדרשות טמפרטורות נמוכות באופן קיצוני כדי לקרר אותם. אני מנסה לייצר מוליכי על שיוכלו לפעול גם בטמפרטורות מתונות יותר”, היא אומרת.

“גביש הוא בעצם חומר מוצק שאבני הבניין שמרכיבות אותו מסודרות בצורה מחזורית”, מסבירה מאירזדה. “הרבה מהתכונות של הגביש ייקבעו לפי האופן שבו מסודרות אבני הבניין במרחב: המרחק בין האטומים, הזוויות בין הקשרים הכימיים”, היא מפרטת ופונה אל הדוגמה המפורסמת ביותר: “תחשוב על גרפיט ויהלום. שניהם מבוססים על פחמן, אבל בעוד שגרפיט, אותו החומר שנמצא בעיפרון, הוא שחור, מאוד רך וכל לחץ עליו יגרום לו להתקלף – היהלום הוא חומר שקוף והכי חזק בטבע. ההבדל הוא רק בסידור הקשרים בין אטומי הפחמן”.

“כשמגדלים גבישים”, ממשיכה מאירזדה להסביר, “לוקחים את חומרי הבניין שמסודרים בצורה רנדומלית, ובתהליך פיזיקלי גורמים לחומר להיות מסודר במבנה ספציפי. המבנה הגבישי יקבע אילו תכונות פיזיקליות יהיו לחומר”.

במסגרת המחקר שלה, פיתחה מאירזדה יחד עם צוותה טכניקת אפיון חדשה בעולם הגבישים. בעוד שבדרך כלל מאפיינים גבישים באמצעות בחינת דפוס הפיזור של קרני רנטגן שמוקרנות על הגביש, מאירזדה משתמשת בתכונה הפירו־אלקטרית של גבישים – שינוי טמפרטורה שיוצר זרם חשמלי בגביש. “בשיטה הנפוצה ניתן לקבל תמונה מאוד ממוצעת על מה שקורה בגביש, אבל יש המון פגמים, עיוותים ושינויים מבניים קטנים שלא ניתן לראות אותם. היופי בשיטה החדשה, שבזכות השיפור הטכנולוגי בשנים האחרונות, ניתן למדוד את הזרם שנוצר מסטיות קטנות מהסימטריה וכך ללמוד על היסטוריית גידול הגביש ומנגנון הגידול שלו”, אומרת מאירזדה.

“זה חשוב”, מסבירה מאירזדה, “מכיוון שאם במהלך גדילת הגביש יהיו שיבושים, הם ישפיעו על תכונותיו. גידול הגביש הוא למעשה תהליך מתמשך של מעבר ממצב ביניים אחד למצב ביניים אחר, ובכל אחד מהמצבים מקבל הגביש תכונות שונות”.

במסגרת העבודה היומיומית שלה היא מגלה חומרים חדשים. בכל פעם היא לוקחת אלמנטים כימיים שונים, “מבשלת” אותם בטמפרטורות גבוהות מאוד כדי שיווצרו ביניהם קשרים חדשים, ומתוך התוצר היא מגדלת גבישים. כך, למעשה, היא יוצרת חומרים חדשים בעלי מבנה שכבתי וחוקרת כיצד אפשר להשתמש בהם עבור ייצור התקנים ננו־טכנולוגיים מתוחכמים יותר. “השכבה הדקה והמסודרת של הגביש, גם כשהוא קטן במיוחד, מאפשרת להפעיל עליו מניפולציות חיצוניות, השמיים הם הגבול במקרה הזה, ואני יכולה לשלוט על המאפיינים השונים של החומר, כמו מגנטיות, אלסטיות, מוליכות או מוליכות־על”, היא מסבירה.

עד היום פרסמה מאירזדה 13 מאמרים. אחד מהם, שפורסם בכתב העת Advanced Materials, וזכה לסקירה במגזין nature היוקרתי, הוא מקור מיוחד לגאווה.

“המאמר עסק בתופעה חדשה בגביש, שבעצמו משמש כמצע לגידול של הרבה חומרים שונים, ויש לו שימושים רבים בתחום הננו־טכנולוגיה”, היא מסבירה.

“המכשור הרגיש שבנינו במעבדה לאפיון גבישים עזר לנו לגלות שלהרבה חומרים שחשבו עד היום שהם סימטריים ומשעממים, יש פגמים שונים ששוברים את הסימטריה שלהם והופכים את הגביש לפירו־אלקטרי ופיאזו־אלקטרי (תכונה של גבישים ליצור זרם חשמלי כתוצאה מהפעלת לחץ, א.ב.)”. התכונות האלה משמעותיות מאוד כשלוקחים בחשבון שאלו חומרים שמשמשים בסופו של דבר לבנייה של התקנים אלקטרוניים שונים.

לדברי מאירזדה הפרסום ב־nature משמח לא רק בשל ההישג, אלא כי “זה עוזר להפיץ לקהילה המדעית את התגליות שלנו, בתקווה שעוד אנשים יתחילו להשתמש בשיטת המדידה הזאת כדי לאפיין את החומרים שלהם, ואולי להסביר תופעות חשמליות שראו באמצעות שיטות אחרות אבל לא ידעו מה המקור שלהן”.


“התעודה היתה ריקה”

מאירזדה (30), שכאמור יושבת כיום בניו יורק, נולדה בקצה השני של העולם, במקום הכי פחות צפוי – בטהראן, עשור לאחר המהפכה האיסלאמית. לישראל הגיעה בגיל 11 בלי שידעה מילה בעברית, אך מיד התאקלמה בסביבתה החדשה.

בניגוד למה שניתן היה לצפות, ילדותה ברפובליקה האסלאמית זכורה לה דווקא לטובה. “ידעתי מאז ומתמיד שאני יהודייה, למדתי בבית ספר מוסלמי ואפילו היה לי פטור משיעורי קוראן, אבל אני חייבת להגיד שלא נתקלתי בגילויי גזענות כלשהם כפי שאולי נהוג לחשוב”, היא משחזרת.

העלייה לישראל היתה כבר סיפור אחר, דרמטי הרבה יותר. “בוקר אחד העירו אותי ואמרו שיוצאים לדרך. לא ידעתי לאן נוסעים כי היה חשש שלא יתנו לנו לצאת. ומהר מאוד מצאתי את עצמי במרכז קליטה בירושלים”, היא מספרת. “לראות את אמא שלי מתאקלמת במדינה חדשה ובונה חיים מאפס לימד אותי המון על איך להתגבר על קשיים”.

השפה היתה בעיה, אבל לא לאורך זמן. “בשנת הלימודים הראשונה שלי בישראל רק נכחתי בכיתה. הציון היחיד שקיבלתי היה במתמטיקה. מלבד זה, התעודה היתה ריקה”, היא נזכרת. “מכיתה ז’ הכל כבר היה חלק. בשיעורים הריאליים הייתי מאוד נהנית. בשיעורי ספרות והיסטוריה הייתי תולשת שיערות. אני חושבת שהחיבור למדע הגיע מהמורה שלי לכימיה שפשוט עשתה הכל כדי להעביר אלינו את האהבה למדע ואני חושבת שזה מאוד חשוב”.

את האהבה הזו לקחה מאירזדה אל האקדמיה ולמדה תואר ראשון בכימיה באוניברסיטה העברית. “במהלך התואר הראשון הצלחתי להשתחל לתוכנית קיץ שנערכה במכון ויצמן לקבוצת מצטיינים. היינו שבועיים במכון ושם נחשפתי לעבודת מחקר. התאהבתי בזה. לא היה בכלל רגע של ספק. מיד אמרתי לעצמי שעבודת מחקר מתאימה לי והחלטתי שאני רוצה להמשיך ללמוד במכון”, היא מספרת.

היא התקבלה למסלול ישיר לדוקטורט ופגשה במהלך הלימודים את פרופ’ איגור לובומירסקי ואת פרופ’ מאיר להב, שהכניסו אותה לעולם הגבישים. עבור פוסט הדוקטורט חיפשה מעבדה לייצור חומרים חדשים ופגשה את זו של פרופ’ אקסווייר רוי, מאוניברסיטת קולומביה שבניו יורק.

במהלך לימודיה זכתה מאירזדה בפרסים ומלגות רבים, ביניהם בפרס ההרצאה הטובה ביותר בכנס גדול בתחום החומרים באריזונה ובפרס הדוקטורנטית הטובה ביותר מטעם האגודה הישראלית לכימיה.


אסתטיקה של גבישים

“בילדות בכלל רציתי להיות עורכת דין, אדריכלית או מעצבת פנים. מאז היו הרבה השתלשלויות, אבל אם חושבים על זה, עד היום אני אוהבת עיצוב ואופנה וגם לגבישים יש צד מאוד אסתטי”, אומרת מאירזדה בחיוך ומוסיפה “המדע תמיד נשמע לי מלהיב בגלל שלא יודעים למה לצפות. בתעשייה יש יעד ברור, אבל במחקר ובאקדמיה הכל פתוח וגמיש”.

היא אמנם מודה ש־90% מנפח העבודה לא יוביל לתגליות חדשות, “אבל כשזה כן עובד, ואת מסתכלת במיקרוסקופ עם דמעות בעיניים – ה־10% האלה שווים את הכל. המדע הוא רכבת הרים מאוד מטלטלת, ואין תחושת סיפוק גדולה מזו שמתקבלת כשמגלים דברים חדשים. יש לי חיוך רק מלהיזכר ברגעים כאלה”, היא אומרת.

חשבת פעם לעזוב את המעבדה לטובת עולם היזמות?
“זה רעיון שמדגדג וכיף לדעת שהאופציה הזו קיימת. בעוד שנה יגיע רגע האמת שבו אצטרך להחליט אם אני חוזרת לארץ, לאקדמיה, לפתוח מעבדה משלי, או שאנסה להקים סטארט־אפ עם חברים מתקופת הלימודים”, היא מסכמת.

צילום תמונה ראשית: עידו סימן טוב