אז מה עושים כשנפגשים?
חוקרים בטכניון פיתחו יחד עם תיאורטיקנים מקנדה ומהולנד שיטה חדשנית לניבוי התנהגות של מולקולה הפוגעת במשטח. השיטה מאפשרת לחקור מנגנוני תגובה בסיסיים המהווים את הבסיס לתהליכים תעשייתיים חשובים כגון הפקת מימן ואמוניה
ד”ר עודד גודסי
המפגש בין שני חומרים הוא לב לבה של הכימיה, ותוצאותיו תלויות בזהות הכימית של שני החומרים ובמשתנים נוספים ובהם מהירות המולקולה וזווית הפגיעה. חוקרים בפקולטה לכימיה ע”ש שוליך בטכניון פיתחו שיטה חדשנית לשליטה במצבי הסיבוב של מולקולה לפני שהיא פוגשת משטח העשוי חומר אחר, לאפיון מצבים אלה ולמדידת התנהגות המולקולה לאחר הפגיעה.
ד”ר עודד גודסי ותלמידי המחקר גפן כורם ויוסי אלקובי פיתחו, בהנחיית פרופ’ גיל אלכסנדרוביץ, שיטה כללית לחקירת התנהגותן של מולקולות הפוגעות במשטח. קבוצת המחקר התמקדה במולקולות מימן הפוגעות במהירות זהה, אך במצבי סיבוב שונים, במשטחי נחושת חלקים מאוד ובמשטחי נחושת בעלי פני שטח מדורגים. החוקרים גילו כי כאשר המשטח מדורג, השפעת מצבה הסיבובי של המולקולה על דפוס ההחזרה מהמשטח גדולה יותר. המערכת שפותחה ונבנתה בטכניון מאפשרת שליטה מלאה במצבי הסיבוב של המולקולה באמצעות שדות מגנטיים. מערכת זו מכילה גלאי המאפשר זיהוי של המולקולות החוזרות מהמשטח ומדידת אוריינטציית הסיבוב שלהן במרחב.
כדי לספק גיבוי תאורטי לשיטה שפיתחה קבוצת המחקר של פרופ’ אלכסנדרוביץ נכנסו לתמונה עמיתו לפקולטה פרופ’ צופר מניב וקבוצות מחקר מקנדה ומהולנד. קבוצות אלה סייעו באנליזה של התוצאות ובפיתוח התיאוריה, במטרה לספק מודל תיאורטי שמקשר בין מצבי הסיבוב של המולקולה לתוצאות הפגיעה.
השיטה שפותחה מהווה התקדמות משמעותית בחקר דינמיקה של תגובות כימיות, ופרופ’ אלכסנדרוביץ מתכנן להרחיב את השימוש בה למולקולות כגון מתאן ואמוניה הנמצאות בשימוש נרחב בתעשייה ולמשטחי פלטינה וברזל. פרופ’ גיל מעריך כי “פיתוח יכולות מדידה ובעקבותיהן פיתוח שיטות חישוב חדשות יסייעו בעתיד לתעשיות הכימיות. מדידות של מנגנוני תגובות בסיסיים, והבנת הגורמים שמשפיעים על תוצר ההתנגשות של מולקולה ומשטח, הן שלב הכרחי בפיתוח של מודלים חישוביים של תגובות כימיות. בסופו של דבר מודלים אלו יאפשרו שליטה בתוצאות התגובה על ידי בחירת משטחים אופטימליים בכך יגדילו את יעילותם של תהליכים כימים שונים.”
המחקר מומן על ידי האיחוד האירופי (מענקי ERC), הקרן למחקר ישראל-גרמניה והמועצה הקנדית למחקר בהנדסה ובמדע.
כתבה: מאת לוטם בוכבינדר
https://www.nature.com/articles/ncomms15357
תלמידית המחקר גפן כורם
פרופ’ גיל אלכסנדרוביץ