חורים ברשת

 

קוראים לו ליפא העגלון

והוא אולי האחרון

שיש לו עוד פלטפורמה ישנה

 

אז ליפא העגלון אומר

שקצת פחות זה קצת יותר

 

מילים: יחיאל מוהר

לחן: אריה לבנון

ביצוע: אריק איינשטיין

 

לפעמים, קצת פחות זה קצת יותר. זה, למשל, ההסבר לתגלית של מדעני מכון ויצמן למדע, שלפיה שכבה דקה של מולקולות, המאורגנת באופן לא מסודר ומלאה "חורים", עשויה להיות המפתח לשליטה מדויקת במכשירים אלקטרוניים.

 

פרופ' דוד כאהן, מהמחלקה לחקר חומרים ופני שטח במכון ויצמן למדע, ותלמידת המחקר דאז ד"ר איילת וילן מצאו בעבר, כי שכבה דקה, בעובי של מולקולהאחת בלבד, הממוקמת בין שכבה של חומר מתכתי מוליך לבין שכבה של מוליך-למחצה, מסוגלת לווסת את זרם האלקטרונים העוברים מחומר אחד לשני. מדובר, למעשה, במתג שגרתי, אשר מצוי בכל מכשיר אלקטרוני, הבנוי מצומת של חומר מוליך עם חומר מוליך- למחצה. אלא שפרופ' כאהן ואיילת וילן שילבו בו שכבה דקה של חומר אורגני מסוים. המולקולות שהרכיבו את השכבה הדקה נקשרובקשר כימי לאחד מהמשטחים, התייצבו לעומתו ב"זקיפות קומה", והתאפיינו בקוטביות (קצה אחד של המולקולה נושא מטען חיובי, ואילו הקצה השני נושא מטען שלילי). למדענים התברר, שהאלקטרונים אשר זרמו דרך המתג עברו בין המרווחים שבין המולקולות של השכבה הדקה, אבל המולקולות עצמן שלטו בהעברת האלקטרו-נים. "המולקולות האלה תיפקדו כמעין סדרנים במועדון, שנותנים לחלק מהאלקטרונים להיכנס, ומונעים כניסה מאחרים".

 

עברו עוד שש שנים עד לפתרון החידה. פרופ' כאהן עבד יחד עם החוקר הבתר-דוקטוריאלי, ד"ר חוסם חייק, ופרופ' ריימונד טונג מאוניברסיטת העיר ניו-יורק, הידוע כמומחה בחקר צמתים ומתגים הבנויים משילוב של חומר מוליך עם חומר מוליך-למחצה. שיתוף פעולה זה הוביל לפתרון התעלומה. מודל קודם שפיתח פרופ' טונג לדרך הפעולה של מתג העשוי מוליך ומוליך-למחצה מראה, כי מולקולות קוטביות  המונחות על מוליך-למחצה משנות את תכונות החומר, לא רק בנקודת המגע, אלא באיזור אליפטי שמתארך לתוך החומר המוליך-למחצה. "אליפסות ההשפעה" האלה עשויות לחפוף, וכאשר מתקיימת חפיפה כזאת, כיסוי מולקולרי של אפילו 50% או פחות על פני המוליך-למחצה יכול להגביר או לחסום את זרם האלקטרונים הנעים אל תוך החומר בכל נקודה.

 

מחקר זה עשוי להוביל לשימוש במיגוון רחב של מולקולות אורגניות לעיצוב התקנים אלקטרוניים. השכבות האורגניות הדקות, הלא-מסודרות והכוללות חורים, מייצגות בשביל המדענים סיכויים ליישום מוצלח של שליטה מולקולרית בהתקנים אלקטרו-ניים. מולקולות אורגניות רבות נפסלו בעבר מלשמש רכיב בהתקנים אלקטרוניים שונים (הן לא יצרו שכבות אחידות ומסודרות כפי שהמדענים ציפו). אבל למעשה, התברר כי העובדה שהאלקטרונים אינם עוברים דרך המולקולה אלא ב"חורים" הקיימים בשכבה הדקה, תורמת ליציבות במערכת האלקטרו-נית, מכיוון שמסלול זרימה "חוץ-מולקולרי" זה מונע אפשרות של נזק חשמלי למולקולות. במילים אחרות, במקרה הזה, קצת פחות חומר, וקצת פחות סדר, הובילו לפיתוח שיטה להשגת יותר שליטה.

 

פרופ' כאהן מסכם את התגלית בעניין ה"חורים" שבשכבה הדקה: "אם אתה לא יכול להתגבר עליהם, השתמש בהם".