חלומות מולקולריים

 

גורדי שחקים גבוהים פי שלושה ממגדל סירס בשיקאגו, גשרים תלויים שאורכם פי עשרה מאורכו של גשר הזהב בסן-פרנסיסקו, מעליות שיובילו ישירות לתחנות חלל, ללא צורך בשיגורים יקרים של מעבורות חלל, כל אלה הם - נכון להיום - חלומות. אבל, כידוע, יש אנשים שיודעים לחלום את העתיד, ואחד מהם, סופר המדע הבדיוני הידוע ארתור סי. קלארק, הוא בעל החלומות המתוארים במשפט הקודם. ומכיוון שכמה מחלומותיו של קלארק כבר הפכו למציאות, אפשר להניח שגם הפעם הוא, לפחות, לא רחוק מהאמת.

 

חלומות הענק האלה מתבססים, למעשה, על מולקולות זעירות שאפשר להבחין בהן רק באמצעות מיקרוסקופ אלקטרונים חודר. מדובר במולקולות מקבוצת ה"פולרנים", המורכבות מאטומי פחמן בלבד המוצבים במעין סריג של משושים ומחומשים. בדרך זו יכולים אטומי הפחמן ליצור כדורים סגורים וגם סיבים חלולים שאורכם כמעט שאינו מוגבל. העובדה שסיבי ה"פולרנים" מורכבים מאטומי פחמן בלבד, שהקשר הכימי ביניהם חזק במיוחד, עושה אותם לחומר הקשיח והחזק ביותר הידוע בטבע. כבלים שיהיו עשויים מהחומר הזה יוכלו לשאת גשרים תלויים ארוכים בהרבה מאלה שאפשר לייצר כיום. הם גם יוכלו להחליף את הפלדה המשמשת לחיזוק שלדי בניינים, דבר שיאפשר בניית מגדלי ענק בגובה של שני מיילים ויותר. יריעות מהחומר הזה יאפשרו יצירת צינור שיקשר תחנות חלל לפני כדור הארץ, דבר שיאפשר קשר מעליות רצוף עם החלל.

 

כדי לעבור משלב ההתלהבות המדעית לשלב הניצול הנדסי המעשי של ה"פולרנים", אין די בידיעה שמדובר בחומר "חזק מאוד". יש למדוד בדייקנות את גבולות יכולתו של החומר. הבעיה היא שקשה מאוד לבצע בהן בדיקות ומדידות פיסיקליות בסיב בודד שהוא, למעשה, מולקולה יחידה. כדי לפתור את הקושי הזה פיתחו פרופ' דניאל וגנר ותלמיד המחקר אולג לוריא מהמחלקה לחקר חומרים ופני שטח במכון ויצמן למדע, שיטה חדשה, המבוססת על שיטות לבדיקת תכונות מכניות של חומרים מרוכבים הבנויים מתבנית פולימרית הממולאת בסיבים. המדענים שילבו את סיבי ה"פולרנים" בתבנית עשויה חומר פולימרי, שילוב שיצר, למעשה, חומר מרוכב. לאחר מכן, מתחו וכיווצו את החומר, הכולל את הסיבים, באמצעות מערכת מכנית ייחודית שפיתחו. כשהחומר היה נתון במצבים קיצוניים של מתיחה או כיווץ, התבוננו המדענים בסיבים באמצעות מיקרוסקופ אלקטרונים חודר. בתצפית זו הבחינו במעין "סדקים" שנוצרו בסיב המולקולרי, כתוצאה מהמתיחה הקיצונית, או מהכיווץ. על פי צורתם וצפיפותם של הסדקים, הצליחו המדענים להעריך את חוזקם של סיבי ה"פולרנים".

 

תגלית זו היא, למעשה, הצעד הראשון במסע הארוך לניצול ההנדסי של סיבי ה"פולרנים" ולהגשמת חלומותיהם של ארתור סי. קלארק ועתידנים אחרים.