תתארו לעצמכם חומר שבכל פעם שתאירו עליו באמצעות אור LED הוא יפלוט חום. חום שיאפשר יצירת חומרים חדשים כמו תרופות או אפילו יצליח לחסוך באנרגיה. ובכן, הפסיקו לדמיין. זה בדיוק החומר אותו גילו מדענים מאוניברסיטת בן-גוריון בנגב. ממצאיהם פורסמו בכתב העת היוקרתי Nature Chemistry.

 מומחה לננו-חלקיקים ומומחה לכימיה פולימרית נכנסו למעבדה. במשך שנתיים, יחד עם קבוצת המחקר שלהם, שיתפו רעיונות, ערכו ניסויים עד שהצליחו לייצר פולימר מגיב לאור (חומר עשוי שרשראות ארוכות של יחידות חוזרות) הפולט חום עם חשיפה לאור LED. הגילוי הזה מאפשר יצירה של חומרים חדשים והאצת תגובות המאפשרות גם לחסוך באנרגיה.

פרופ’ יוסי ויצמן מייצר ננו-חלקיקי זהב הממירים אור לחום. פרופ’ גבי למקוף מייצר זרזים רדומיםניתנים להפעלה. הרעיון העומד בבסיס הגילוי הוא שננו חלקיקים, חלקיקים מתכתיים קטנים מאוד שאינם אוגרים אנרגיה אלא פולטים חום ברגע שמכוונת אליהם אלומת אור LED, ויכולים להשפיע על תגובת פילמור כך שתהפוך תמיסה נוזלית לפולימר מוצק. החלקיקים מגיבים לאורכי גל שונים של אור כך שניתן לשלוט עליהם כך שרק חלקים מסוימים בפולימר יתחממו באופן נקודתי.

“אם מוסיפים את ננו-חלקיקי הזהב שלי לתמיסת פילמור נוזלית עם הזרזים הרדומים של פרופ’ למקוף, אז החום שהם יוצרים מפעיל את הזרזים כך שהם הופכים את הנוזל למוצק”, הסביר פרופ’ יוסי ויצמן. “המוצק הזה מתחמם במהירות כשהוא נחשף לאור .LED בתחילת תהליך הפילמור, הפולימר נעשה גמיש באור אולטרא סגול, אך מתקשה בחשיפה לאור אינפרה אדום.”

ניתן להשתמש בשיטה במגוון רחב של תחומים מתרופות ועד גופי חימום אישיים, שכן זו שיטה המאפשרת יצירת חומרים חדשים. בנוסף, מאחר ואין צורך בהפעלת גופי חימום גדולים אלא רק בהארת נקודות מדויקות, ניתן בצורה זו גם לחסוך באנרגיה. “החלקיקים נמצאים בתוך הפולימר ובכל פעם שנאיר עליהם, הם יפלטו חום”, הסביר פרופ’ למקוף. “בראקציות כימיות שאינן תגובת פילמור, ניתן להפריד את החלקיקים לאחר הריאקציה ואז ולהשתמש בהם שוב בראקציה חדשה, כך שהשימוש בהן הוא רב פעמי”.

“לא ציפינו לתוצאה הזו”, ציין ניר למקוף השותף למחקר. “הופתעתי שערכתי את אותו הניסוי שוב ושוב ושוב, אחרי אלף פעם אתה מצפה שמשהו יהיה פחות טוב בחומר. אבל כל פעם שחשפתי את הפולימר לאור, הוא התחמם במהירות לאותן טמפרטורות, היה יציב וחזק לאורך זמן”.

נראה שזו רק ההתחלה שכן, בקרוב יוכלו להשתמש בשיטה ולעצב חומרים חדשים.

קבוצת המחקר כללה את: פרופ’ יוסי ויצמן, פרופ’ גבריאל למקוף, ניר למקוף, נוי  נחמד, אור איבגי, אלעד יחזקאל, אופיר שלונצ’יק, רבינדרה פתייק, דורון יסודי, אנה ויסמן ואריתרה ביסוואז, כולם מהמחלקה לכימיה בפקולטה למדעי הטבע באוניברסיטת בן-גוריון בנגב.  מחקרים אלה (מס’ 2491/20 ו-506/18) נתמכים על ידי הקרן  הלאומית למדע ו-The Zuckerman STEM Leadership Program.

לצפיה בתהליך:

תהליך הכנה של פולימר מרוכב סלילי. בתחילה, הפולימר ה”רך” מעוצב. לאחר שהעיצוב הושלם, הקשחה פוטותרמית הושגה על ידי הקרנה באור LED  660 ננומטר. לבסוף, הודגמה קשיחות  הסלילים. קרדיט: ניר וטלי למקוף

 פולימר תוך כדי הקרנה באור LED 850 ננומטר, בצד שמאל: צילום סטנדרטי, בצד ימין: צילום במצלמה תרמית הכוללת קריאת טמפרטורה. קרדיט: ניר וטלי למקוף