עד קצה החומר

 

 

פרופ' יעקב קליין נולד בתל-אביב פחות משלושה חודשים לפני חנוכתו של מכון ויצמן למדע, אבל ילדותו, שעברה עליו ללא עניין מיוחד במדע, לא סיפקה שום רמז לכיוונים שבהם עתיד היה להתפתח. בעצם, זה לא ממש מדויק. פה ושם הוא דווקא פיזר רמזים. קובי קליין הצעיר, ששמונה משנות ילדותו עברו עליו באנגליה, דילג באותן שנים על שתי כיתות. בבית הספר התיכון כבר החליט להתמקד במדע. כאשר מנהל בית ספרו גילה שהוא מועמד לאוניברסיטת קיימברידג', הציע לו לשנן נושא מדעי מעניין כלשהו כהכנה לראיון הקבלה. פרופ' קליין: "עשיתי כהצעתו, וקראתי מאמר על הולוגרפיה אקוסטית-תחום איזוטרי למדי. במהלך הראיון, כאשר נשאלתי באיזה תחום אני מתעניין, עניתי ללא היסוס 'הולוגרפיה אקוסטית'. פיותיהם של המראיינים נפערו, ובזאת, פחות או יותר, תמו שאלותיהם. ובכל זאת, כעבור זמן קצר הודיעו לי שהתקבלתי".

 

בגיל 17.5 התגייס לצה"ל ושירת כקצין בגדוד סיור שריון. לאחר שחרורו שב לקיימברידג' ונרשם ללימודי פיסיקה. בשנת 1973 קיבל תואר ראשון, בשנת 1977 קיבל תואר שני ודוקטורט בעת ובעונה אחת. בשלב זה חזר לישראל וביצע מחקר פוסטדוקטורלי במכון ויצמן. בשנת 1980 מונה כחוקר בכיר. בשנת 1984 הועלה לדרגת פרופסור חבר, ובשנת 1987 הועלה לדרגת פרופסור. בשנת 1989 התמנה לתפקיד ראש המחלקה לחקר פולימרים, אחת מחמש המחלקות ההיסטוריות שנוסדו בעת הקמת המכון בשנת 1949. פרופ' קליין היה למעשה ראש המחלקה האחרון של המחלקה הזאת, שבשנת 1991 שולבה במחלקה החדשה לחקר חומרים ופני שטח. בשנת 1999 התמנה לתפקיד יו"ר המועצה המדעית של המכון.

 

במחקריו גילה פרופ' קליין דרך שמאפשרת להפחית פי אלף ויותר את כוח החיכוך, שהוא הגורם העיקרי להפחתת יעילותן של מכונות. חומרי הסיכה הרגילים מכילים בדרך כלל מולקולות קטנות היוצרות קרומים אורגניים דקים, המפחיתים את החיכוך במידה מוגבלת. שיטתו המקורית של פרופ' קליין אינה מבוססת על מולקולות קטנות, אלא על מעין "מברשות" מולקולריות הנוצרות בעקבות הצמדה של שכבת מולקולות פולימריות לשני משטחים חלקים הנדחסים יחדיו, ומתחככים זה בזה. המולקולות נקשרות למשטחים מצדן האחד בלבד, ומזדקרות לתוך הנוזל, בדומה לשערות של מברשת. המברשות הפולימריות חודרות זו לתוך זו רק במעט (מסיבות של אנטרופיה), גם כאשר המשטחים נלחצים זה לעומת זה בעוצמה רבה, וכתוצאה מכך פוחת במידה ניכרת החיכוך בין המשטחים. למנגנון זה נודעת חשיבות - בין הייתר בהפחתת החיכוך במפרקי השלד של בעלי חיים שונים, לרבות בני אדם.

 

במחקר אחר גילה פרופ' קליין, שבתערובת הכוללת שני פולימרים הדומים זה לזה מבחינה כימית גדלה "שאיפתו" של הפולימר הגמיש יותר להתרכז בקרבת פני השטח של התערובת, תוך יצירת שכבות. הבנת תהליכי התארגנות חומרים בתערובות - ובפרט ידיעת הדרך שבה מעוצבים פני השטח של התערובת - תוכל אולי, בעתיד, לסייע בתכנון חומרים ותהליכים תעשייתיים שונים. פרופ' קליין: "בחרתי בתחומי מחקר אלה, הקשורים לחומרים רכים ולפני שטח, כדי לעשות משהו שקשור ל'חיים האמיתיים', הן לתעשייה של חומרים סינתטיים והן לתהליכים המתחוללים במערכות ביולוגיות שונות, לרבות גוף האדם. מה שמושך אותי בשטח זה הוא היכולת להבין באופן מולקולרי, הבסיסי ביותר, את המנגנונים של תופעות שונות המתחוללות סביבנו. ובמקרה זה ההבנה מובילה ישירות ליכולת שליטה".