member-academic-staff-he
גיל אלכסנדרוביץ

גיל אלכסנדרוביץ

פרופסור חבר
972-4-8295963+
972-4-8295703+
352
מבנה ודינמיקה של פני שטח, פיזור אטומי הליום ממשטחים, חיכוך ננומטרי ומניפולציות מגנטיות על אלומות אטומיות ומולקולריות.

4

בקבוצה שלי אנחנו מפתחים ומיישמים שיטות חדשות למחקר פני שטח המבוססות על אלומות אטומיות ומולקלוריות. שני הפרוייקטים העיקריים שאנחנו כרגע עובדים עליהם הם:

  1. מחקר של תנועות אולטרה מהירות על פני שטח. היכולת של מולקולה או אטום לנוע על פני השטח של חומר מוצק מהווה את הבסיס למגוון רב של תהליכים במחקר ובתעשייה. לדוגמא גידול גבישים וננו-מבנים לצורך יצירת התקנים אלקטרונים מזעריים מבוסס על היכולות של האטומים והמולקולות לנוע על פני השטח ולהתמקם במבנים אופטימליים. דוגמא אחרת היא קצב של ריאקציה כימית אשר מבוססת על היכולת של מגיבים לנוע על פני משטח ל”התנגש” עם מולקולות שטח אחרות וליצור מולקולה חדשה, תגובות כאלו שכיחות בתעשייה הכימית, בריאקציות אטמוספריות ואפילו בתהליכים אסטרופיזיקלים כגון יצירת כוכבים.בעשורים האחרונים השתכללו מאד השיטות הנסיוניות למדידה של תנועות על פני שטח, אך למרות זאת מיקרוסקופים מסחריים מוגבלים למדידות של תנועות איטיות במיוחד. בקבוצה שלי בנינו מכשיר מיוחד "ספקטרומטר ספין אקו" המסוגל למדוד תנועות של חלקי ננומטר אשר מתבצעות בפרקי זמן מהירים של פיקו עד ננו-שניות. המכשיר מתבסס על פיזור של אלומה של אטומי הליום מגנטים (3He) מפני השטח שאותם חוקרים ומדידה של שינויים קטנים באנרגיה של האלומה המוחזרת, המעידים על תנועה על פני השטח. בעזרת השיטה הזו חקרנו מגוון רחב של מערכות שטח ומדדנו את התכונות הפיזיקליות השולטות בתנועה, לדוגמא: תנועה קולקטיבית של אטומי נתרן על משטח של נחושת, מדידה של הכוחות הפועלים בין מולקולות פחמן חד חמצני ספוחות על משטח פלטינום, מדידת החיכוך של מולקולת בנזן על משטח של גרפיט ומדידת ההשפעה של מדרגות אטומיות על תנועה של אטומים ספוחים על פני השטח.[1-5] ה"ספקטרומטר ספין אקו" מאפשר גם לחקור תכונות סטטיות, כלומר את מבנה פני השטח של גבישים ושכבות דקות של מולקולות ספוחות. דוגמא למחקר כזה הוא מדידת המבנה של שכבת מולקולות מים על משטח מתכתי[6].
  2. הפרדת צורוניספין של מולקולות מים. כמו במקרה של מולקולת המימן, גם מולקולת המים נושאת מומנט מגנטי גרעיני ומופיעה באחת מצורוני הספין (Spin Isomers) :  Ortho-H2O או Para-H2O  . התכונות הפיזיקליות של צורוני הספין של מים והיחס המספרי בינהם משחקים תפקיד חשוב במגוון רב של תחומים החל מתהודה מגנטית ועד אסטרופיסיקה.
    בסדרת ניסיונות שביצענו הדגמנו לראשונה הפרדה של צורוני הספין של מולקולות מים ע"י העברת אלומה מולקולרית דרך שדות מגנטים לא אחידים אשר ממקדים היטל ספיני אחד ומסיטים את שאר ההיטלים ממסלול האלומה [7-8].  שיטה זאת מאפשרת הפרדה גבוהה מאד של שני צורוני הספין וניתן להשתמש בה על מנת להפריד צורוני ספין גרעיני של מולקולות שונות. היכולת החדשה ליצור אלומת מים עם יחס נישלט של מולקולות Para/Ortho , פותחת מגוון של אפשרויות מחקריות חדשות.פרויקט מחקר חדשני שאנחנו עובדים עליו כעת הוא ניצול של שיטת ההפרדה שלנו לבניה של שכבה דקה (ננומטרית) של מולקולות ספוחות מקוטבות-מגנטית. המטרה שלנו היא לנצל את הקיטוב המגנטי של המולקולות על מנת לשפר את הרגישות של ניסוי התהודה המגנטית הגרעינית (NMR ) בכ 5 סדרי גודל. שיפור דרמטי כזה, יאפשר מדידה של מערכות שטח ושכבות דקות שעד היום היו בלתי נגישות לאפיון בשיטות של  NMR.

[1] Phys. Rev. Lett. 93, 156103 (2004)

[2] Phys. Rev. Lett. 97, 156103 (2006)

[3] JACS, 130, 6789(2008)

[4] Phys. Rev. Lett. 97, 156103 (2006)

[5] J. Phys. Chem.  Lett., 2015, 6, 4165 (2015)

[6] J. Phys. Chem. C, 117, 23657 (2013).

[7] Science, 331, 319(2011)

[8] Phys. Rev. A, 86, 062710 (2012)

בתר דוקטורט: College Research Fellow, Gonville and Caius College, University of Cambridge, 2005-2008

  1. Alexandrowicz et al., Physical Review Letters 93, 156103 (2004).
  2. Jardine et al. Science 304, 1790(2004).
  3. Alexandrowicz et al., Physical Review Letters, 97, 156103 (2006).
  4. Alexandrowicz et al., Journal of American Chemical Society, 130, 6789 (2008).
  5. Jardine et al., New Journal of Physics, 10, 125026 (2008).
  6. Kole at al. Journal of Physics: Condensed matter, 22, 304018 (2010).
  7. Avidor et al., Journal of Physical Chemistry A., 115, 7205 (2011).
  8. Kravchuk et al., Science, 331, 319 (2011).
  9. Kole et al. Journal of Physics: Condensed Matter, 24, 104016, (2012).
  10. Turgeon et al. Physical Review A 86, 062710 (2012).
  11. Corem et al. Journal of Physical Chemistry – C, 117, 23657 (2013).
  12. Diamant et al. Journal of Physics: Condensed Matter, 27, 125008 (2015).
  13. O. Godsi et al. Journal of Physical Chemistry Letters., 2015, 6, 4165 (2015).

שם מייל חדר טלפון
ד"ר איליה ליטבין ilyali@technion.ac.il 307 5568
גפן כורם gefenc@technion.ac.il 307 5568
מיכאל הורבאט  hmichal@technion.ac.il 307 5568
יוסי אלקובי yosia@campus.technion.ac.il 307 5568