פרויקטיי מחקר ללימודי הסמכה

סטודנט/ית יקר/ה

חברי הסגל בפקולטה לכימיה ע"ש שוליך מציעים מגוון נושאי מחקר מרתקים במסגרת הקורס

"פרויקט מחקר בכימיה".

הפרוייקט הוא הזדמנות מצויינת להתנסות בעבודת מחקר באחת מהמעבדות המתקדמות של  חברי הסגל בפקולטה בתקופת הלימודים ו/או במהלך הקיץ והוא מיועד לסטודנטים  עם צבירה של 75 נקודות לפחות.  ניתן לעשות פרוייקט בהיקף 4 נקודות אקדמית ו/או פרוייקט בהיקף של 6 נקודות אקדמיות (יש להגיש תקציר) .

שעות העבודה במעבדה הינן גמישות בתיאום עם המנחה.

מצ"ב רשימת הנושאים עבור הקורס "פרוייקט מחקר בכימיה".

לפרטים נוספים נא ליצור קשר עם משרד ההוראה 3950, 3725


Prof. Noam Adir /  פרופ' נעם אדיר

noam@ch.technion.ac.il Floor 4, 452

Research Project 1:

Direct transformation of solar energy using natural photosynthesis

Bacteria, algae and plants have transformed solar energy into chemical energy for over 3 Gyr, without the requirement of polluting organic/inorganic synthesis or rare and expensive metals. We have recently shown that we can mutate a natural photosystem and obtain material that will support the production of a current of electrons (Larom et al. PNAS 2010). We are now expanding our research to incorporate our system into a photochemical cell, and we have transferred the mutation to plants. However it is not impossible that there are other organisms that could be used directly – without needing mutagenesis. In the project, the student will isolate photosynthetic membranes from plants, algae and bacteria, measure their natural electron flow and see whether the electron flow can be used in our electrochemical cell. The student will be exposed to methods in biochemistry, biophysics and electrochemistry.

Research Project 2:

Crystallization and structure determination of proteins by X-ray Crystallography

Proteins are the most varied of all of life's macromolecules. In essence they are nano-machines, with moving parts, catalytic centers, energy input and output mechanisms, etc. This is achieved by obtaining a unique three-dimensional structure due to the folding of a linear sequence of amino acids, coupled with the specific binding of additional components: metal ions, small organic molecules, chromophores, co-factors, water, etc. Crystallographic visualization of the structures of proteins can provide us with a clear picture of the relative positions of all of the atoms in the protein and the associated molecules and decipher the roles of all components. This information is critical for understanding the basic chemical mechanics of life as well as more applicative areas of research such as drug design and improvement of enzyme catalysis.  In our lab we perform all of the above tasks: we isolate proteins from a variety of sources, highly purify them, grow three dimensional crystals and solve and analyze their 3-D structures. In the project the student will join ongoing research in the lab, and perform one or more of the tasks required to obtain such a structure. The student will use biochemistry, biophysics, diffraction physics, spectroscopy, sophisticated computer software for analysis and visualization and other methods.

פרופ' מוריס אייזן / Moris S. Eisen. Prof

chmoris@technion.ac.il קומה 5, 520

פרויקט מחקר 1:

קטליזה של תירכובות אורגנומתכתיים של קבוצה 4 ולנטאנידים

רקע ומטרת הפרויקט:

אחד מנושאי המחקר בקבוצה הינו סינתזה של פולימרים ייחודיים על ידי זרזים הומוגניים. המחקר מתמקד בסינתזה, אפיון ופעילות קטליטית עבור סוג ייחודי של קומפלקסים אורגנומתכתיים קטיוניים בלתי רוויים קואורדינטיבית מקבוצה 4 ((Ti, Zr , Hf. סוגי הליגנדות אשר מאפשרים לקבל הקומפלקסים הקטיוניים הינם אלה המכילים את הקבוצות heteroallylic, acetylacetonato, dikitiminate ו imidazoline-2-iminato (איור 1). בכל המקרים, המוטיב

של הליגנדה הוא גדול מספיק כדי למנוע קואורדינציה של הממס. המחקר הופנה בשלושה מסלולים עיקריים בו זמנית: (א) הבנת ההשפעות האלקטרוניות של הליגנדות השונות על הראקטיביות של המתכת (ב) התאמת ליגנדות כיראליות ואכיראליות וקומפלקסים כיראליים או רצמים לעיצוב פילמור סטראורגולרי של a-אולפינים. בנוסף, תיכנון ראקציות כימיות ייחודיות להשגת סוג חדש של פולימרים מתקדמים. (ג) אפיון יסודי של חומרים פולימריים חדשים כדי לאפשר את העיצוב של זרזים חדשים עבור הכנת פולימר עם תכונות פיסיקליות משופרות. ההישגים בסינתזת הליגנדות ובבניית הקומפלקסים האורגנומתכתיים הבלתי רוויים קואורדינטיבית הינו נושא בעל חשיבות מדעית וטכנולוגית בינלאומית להכנה חכמה של חומרים חדשים.

פרויקט מחקר 2:

קטליזה של תירכובות אורגנומתכתיים של אקטינידים

רקע ומטרת הפרויקט:

הכימיה האורגנומתכתית של האקטינידים מתחילה להגיע לרמה מאוד גבוהה של תחכום לגבי ההבנה הבסיסית של המנגנונים שבאמצעותם קומפלקסים אלה פועלים. בשנים האחרונות מתקבלות עדויות תומכות על ידי מחקרים תאורטיים ובשימוש אנתלפיות קשר עבור סוגים שונים של תהליכים. המחקר שמתבצע בקבוצתי עם קומפלקסים אורגנואקטינידים מתמקד בשימושם כקטליזטורים בתהליכים קטליטיים מיוחדים עם עניין אקדמי גדול. למשל, אנו מעוניינים בשימוש קומפלקסים אימידו של האקטינידים לקטלז הסיפוח האנטי מרקובניקוב של אמין אל אלקין טרמינלי ליצירת אימינים בשלב אחד (הידרואמינציה). בנוסף, השתמשנו בקומפלקסים אלה לאוליגומריזציה של אלקינים טרמינלים, להידרוסילילציה של אלקינים טרמינלים המתרחשת במהירויות כמעט אנזימטיות! ועוד. במהלך השנים האחרונות, הקבוצה שלנו פיתחה טכניקות קטליטיות חדשות לשימוש קומפלקסים אורגנואקטינידים בטרנספורמציות קטליטיות בעלות דרישה אנרגטית גבוהה בחומרים המכילים קבוצות עם אטומי חמצן. עד לפני מספר שנים היה מיתוס שככל הנראה בלתי אפשרי לאקטב בצורה קטליטית ראקציות המכילות שארים עם חמצן. בשנה האחרונה הראנו שניתן לספח כוהלים למולקולות קרבודיאימידיות בקטליזה של קומפלקסים אקטינידים(איור 2).

זה מייצג דוגמה נדירה של טרנספורמציות המקוטלזות על ידי תוריום ודוגמה הראשונה עבור קומפלקסים של אורניום. באמצעות האורניום או תוריום אמידים, הסיפוח של הכוהל לקשרי פחמן-חנקן בלתי רוויים מושג בניצולות גבוהות, בזמני תגובה קצרים וסלקטיביות מעולה. מחקרים חישוביים הנתמכים על ידי נתונים תרמודינמיים חושפים את דרכי הפעולה והמאפיינים החשובים בתגובה ומסבירים כיצד המערכת מתגברת על מחסום  האנרגיה הגבוה של שבירת הקשר אקטיניד-החמצן.

פרויקט מחקר 3:

ממברנות פולימריות למגוון ישומיים

רקע ומטרת הפרויקט:

יצירת ממברנות במגוון רחב של פולימרים מאפשר לפתח תחומים בהתפלת מים, חיישנים, לוכדי חומר כימי ועוד. בשלושת הדוגמאות הקבוצה שלי חוקרת והמחקר מתבצע בשיתוף חברות בארץ ובעולם.

מטרת המחקר הכנות של ממברנות ננו-מטריות לתהליכים ספציפיים. הסטודנט יוכל לבחור סוג הפולימר והשימוש שקרוב לליבו.

 

פרופ' אלון הופמן / Prof. Alon Hoffman  

4, 466 , קומה  choffman@technion.ac.il

Prof. Eli Kolodney /  פרופ' אלי קולודני

3, 353 , קומהeliko@technion.ac.il

 

פרוייקט משותף- כימיה, מבנה ודינמיקה של פני שטח – שיטות אפיון וגידול שונות ומשלימות

 

ההרכב הכימי, המבנה והדינמיקה של פני השטח חשובים ביותר בקביעת האינטראקציה של חומר מוצק עם סביבתו.  ההבנה של תכונות פני השטח היא בעלת ערך מדעי בסיסי ורלוונטית במיוחד לאפליקציות בתחום הננו-חומרים, אנרגיה חילופית, מדעי האטמוספירה ועוד מגוון נושאים. על מנת להבין ולאפיין פני שטח נעשה בדרך כלל שימוש במגוון רחב של שיטות ניסיוניות בעלות יכולות משלימות.

בפקולטה לכימיה שינן 3 קבוצות (הופמן, קולודני ואלכסנדרוביץ׳) אשר חוקרות פני שטח של חומרים שונים כגון ננו-יהלומים, גרפין, קרבידים, גבישי קרח ועוד, על ידי שימוש בשיטות שונות ומשלימות וגם עוסקות בתהליכי הגידול של חומרים אלו. במהלך הפרויקט התלמידים יתמקדו בחקר מערכת שטח מסוימת וייחשפו לשיטות אפיון המבוססות על ספקטרוסקופיה (הופמן), אלומות יונים (קולודני) ואלומות של אטומים ומולקולות (אלכסנדרוביץ׳).

 

Prof. Timor Baasov / פרופ' טימור באזוב

chtimor@technion.ac.il     Floor 6, 612

Research Project 1:

Towards Catalytic Antibiotics: Rational Design, Synthesis and Evaluation

The emergence of multidrug-resistant pathogens has triggered an on-going intensive search for novel antibiotics. While our lab has a long-standing experience in the development of new antibiotics, the proposed research focuses on the development of catalytic antibiotics as a new paradigm in antibiotics research. In its initial step, the project aims to chemically modify the existing antibacterial drugs to act on their targets in a catalytic manner. The possible benefits include: i) activity at lower dosages and subsequent elimination of side effects, ii) activity against drug-resistant bacteria, and iii) reduced potential for generating new resistance. The main motivation of this project is that no such drugs are currently available and, if successful, this new paradigm will pave a way to new era in antibiotics development. Students are performing the rational design (computer-assisted modelling), synthesis and biological characterization of synthetic molecules for their antibacterial activity, including catalytic activity on their target-bacterial ribosome and/or ribosomal particles.

Research Project 2:

To fix damaged genes by small molecules: towards development of new drugs for the treatment of genetic diseases.

A large number of human genetic diseases result from specific mutations called "nonsense mutations". These mutations in DNA cause the lack of subsequent specific proteins and as consequence represent underline cause of diseases including Cystic Fibrosis, Rett Syndrome and Hurler syndrome and more. Recently we have developed a series of small organic compounds that interfere with translation process in mammalian ribosome and allow production of full-length functional proteins from the mutant genes. The efficiency of our molecules has been demonstrated both in vitro and in vivo models of a series of genetic diseases including cancer.  Continuing this research, the specific aims include: (a) Rational Design and Synthesis of Novel Derivatives with Improved Efficacy; (b) Structure-Activity-Toxicity Relationship Studies on the Synthesized Compounds; (c) Characterizing the Lead Compounds by using a series of biological tests, including 3D Crystal Structure Determination with Human rRNA A-Site Oligonucleotide Models. Students are performing the rational design (computer-assisted modelling), synthesis and biological characterization of synthetic molecules for their structure-activity-toxicity relationship study.

Research Project 3:

Development of new antibiotics that deley resistance development by pathogenic bacteria.

To tackle the problem of resistance to antibiotics, several different strategies are used, but almost all approaches still suffer from the new resistance that bacteria develop soon after the new drug is introduced in the market. To overcome this problem, we recently used a strategy of hybrid drugs – two different antibiotics that kill bacteria with different mechanisms of action, are covalently connected to each other. We demonstrated that such hybrid molecules exhibit dual mode of action, can compromise with existing resistance mechanisms of each drug alone and also largely delay the development of new resistance by bacteria. The main objective of this research is to develop novel hybrid structures and establish the concept of hybrid-antibiotics as a new concept that can revive old antibiotics with newer and highly productive usage. Students are performing the rational design (computer-assisted modelling), synthesis and biological characterization of synthetic molecules including antibacterial activity tests and the ability for resistance development.

פרופ"ח אהרון בלנק /   Asso. Prof. Aharon Blank    

   קומה 2, 220ab359@technion.ac.il

פרויקט מחקר 1:

תכנון ובניה של מהוד על-מוליך לצימוד קוואנטי עם ספין אלקטרוני

רקע ומטרת הפרויקט:

אחד מהתחומים החשובים במדע המודרני הנו תחום הטכנולוגיות הקוואנטיות, הכולל, בין היתר, מחשוב קוואנטי וחישה קוואנטית.  בפרויקט זה נעשה שימוש במערכת קוואנטית של ספין האלקטרון וננסה לצמד אותה למערכת קוואנטית של מהוד מיקרוגל על מוליך.  שילוב של שתי מערכות קוואנטיות כאלו יכול להיות בסיס למחשוב קוואנטי מבוסס ספין אלקטרוני.

שיטת הביצוע: למידת הרקע התיאורטי, תכנון מהוד על מוליך, בניה של המהוד ומדידת התכונות שלו בטמפרטורות נמוכות.  ביצוע מדידות לבדיקת מידת הצימוד בין ספין אלקטרוני למהוד.

 

פרויקט מחקר 2:

מדידת חשיפה לקרינה מייננת באמצעות אותות תהודה מגנטית של שיניים

רקע ומטרת הפרויקט:

אירוע רדיולוגי, כגון התקפת טרור עם פצצה מלוכלכת או תאונה בכור גרעיני תדרוש בדיקה למידת חשיפה לקרינה מייננת לאוכלוסייה גדולה מאוד.   אחת השיטות למדוד באופן רטרוספקטיבי את מידת החשיפה לקרינה היא באמצעות תהודה מגנטית שמודדת את ריכוז הפגמים הפאראמגנטים באמייל השן.  מטרת הפרויקט היא לסייע בפיתוח השיטה שתוכל לאפיין בצורה מדויקת את מידת החשיפה לקרינה מיינת גם זמן רב לאחר החשיפה, ע"י מדידת שיניים (כשהן עדיין בפה).

 

שיטת הביצוע:

הקרנת שיניים בקרינת גאמא במינונים שונים, הכנת דגמים מתאימים מהשיניים, ביצוע מדידות שונות במכשור תהודה מגנטית אלקטרונית מתקדם ואנליזה סטטיסטית של התוצאות.

 

 פרופ' אשרף בריק /Prof. Ashraf Brik     

abrik@technion.ac.il קומה 4, 415

פרויקט מחקר 1:

סינתזה כימית של חלבונים

רקע ומטרת הפרויקט:

אחד היתרונות בסינתזה כימית של חלבונים הוא היכולת לקבל חלבונים עם מודיפיקציות ספציפיות כגון מודיפיקציות שלאחר תרגום (PTM). מודיפיקציות אלו, לדוגמא, עוזרות ליציבות של חלבונים פרמצבטיים. בנוסף, סינתזה כימית של חלבונים מאפשרת קבלת תוצרים ברמת ניקיון ובהומוגניות גבוהה (מה שלא ניתן לקבל בשיטות המתוחכמות של הנדסה מולקולרית) ולקיים מחקרים פורצי דרך בהבנה של מנגנונים ביולוגיים ופעילות של אנזימים.

במסגרת הקורס "פרויקט מחקר בכימיה" ישתלב הסטודנט באחד מן הפרויקטים הרבים שמתקיימים במעבדה וילמד על העקרונות לסינתזה כימית של חלבונים: סינתזה של פפטידים על גבי מצע מוצק (SPPS), הכנה של חומצות אמינו לא טבעיות, חיבור כימי של פפטידים (Chemical ligation) לקבלת חלבון פעיל ועוד'.

במסגרת העבודה במעבדה יעשה הסטודנט שימוש נרחב בשיטות אנליטיות מתקדמות, לדוגמא: HPLC ו FPLC – מאפשרים הפרדה וניקוי של חלבונים, Mass Spectrometer – מאפשר לאפיין פפטידים וחלבונים על ידי קביעת המסה ועוד'.

 

Prof. Mark Gandelman / פרופ' מרק גנדלמן  

 chmark@technion.ac.il Floor 5, 555

Research Project 1:

Development of Smart Metal-Based Catalysts for the Important and Challenging Organic Transformations

Metal-based catalysis is among the most promising and exciting disciplines in chemistry.  It allows unique and selective pathways for conversion of simple compounds to complex materials with a minimal waste production and input of energy. Design of new metal-ligand systems (metal-based catalysts) for the improvement of useful and important organic methodologies as well as development of novel challenging catalytic transformations that have no solution yet represents a high-impact target. Development of new environmentally benign chemical transformations as well as alternative energy related processes are major representative goals in catalysis. The progress in the field undoubtedly relies on the development of new clever ligands that impose unique steric and electronic properties to the metal center.

Recently we demonstrated, for the first time, that divalent nitrogen cations, so-called nitrenium ions, can serve as ligands for transition metals (for details, see: Nature Chem., 2011, 3, 525). This discovery opened a door to a new type of ligands and corresponding metal complexes. We have found that these metal-based systems demonstrate highly

interesting chemical properties. Synthesis of new ligands, metal complexes, their characterization and application to challenging catalysis will be studied in the suggested research project.

Students will learn modern organic and inorganic synthesis, including work with air-sensitive materials, characterization and analytical techniques (NMR, IR, GC, HPLC, X-ray) and art of catalysis.

Research Project 2:

Utilization of Halogen Bonding in Asymmetric Metal-Free Catalysis

Although the halogen bonding, which is defined as a non-covalent interaction between electrophilic halogen groups (Lewis acids) and Lewis bases, have found many useful applications in the field of crystal engineering, materials science and bioorganic chemistry, its application in catalysis is missing.

We have recently launched an active program for using a halogen bonding in catalysis. While chemists use different types of non-covalent interactions as a basis for substrate activation in catalysis, the well-defined halogen bonding phenomenon is practically unstudied for these purposes. Our initial studies have demonstrated that well-defined halogen bonds can be useful for catalytic activation of substrates with the designed catalysts (similar to the well-established hydrogen bond-based activation). Novel halogen bonded non-covalent assemblies of substrate-catalyst have been fully characterized and quantified, and the structure-catalytic activity relationship elucidated. In this project synthesis of new chiral metal-free catalysts, that capable to activate substrates via halogen bonding, and their application to catalytic synthesis of important organic chiral materials will be explored.

Students will learn modern organic synthesis, including work with air-sensitive and chiral materials, characterization and analytical techniques (NMR, IR, GC, HPLC, X-ray) and art of catalysis.

פרופ' זאב גרוס /  Prof. Zeev Gross 

chr10zg@technion.ac.il קומה 5, 509

פרויקט מחקר 1:

פוטו-קטליזה  עבור צבירת אנרגיה

רקע ומטרת הפרויקט:

הביקוש ההולך וגובר לאנרגיה מעלה את הצורך במציאת מקורות אנרגיה מתחדשים ובלתי מזהמים. גישה מודרנית לפתרון אידיאלי היא פצוח של מולקולות יציבות אל היסודות שלהם באמצעות אנרגיה ״חינמית״, דהיינו אנרגיית השמש. דוגמא הפשוטה ביותר להסבר (אך לא לבצוע) היא יצירת חמצן ומימן ממים, אגירת המימן ושרפתו חזרה למים.

מטרת המחקר היא פיתוח קומפלקסים של מתכות זמינות וזולות שגם מסוגלות לקלוט את קרני השמש המגיעות אלינו (בזכות הליגנגה שקושרת המתכת) וגם לבצע הכימיה הדרושה בזכות המרת הפוטונים לאלקטרונים המועברים מהליגנדה אל המתכת.

הסטודנטים מבצעים את ההגדרה והסינתזה של הקומפלקסים, את המחקר המנגנוני, ואת התגובות הקטליטיות.

 

פרויקט מחקר 2:

פיתוח תרופות כנגד מחלות הנובעות מעקה חמצונית

רקע ומטרת הפרויקט:

עקה חמצונית הוא מצב פיסיולוגי שבו יש ייצור מוגבר של חומרים מחמצנים ("רדיקלים חופשיים"), כך שהגוף אינו מצליח להתמודד איתם. טרשת עורקים, סכרת, מחלות נוירו-ניווניות ועוד מחלות רבות נובעות ומתפתחות בשל היווצרות של עקה חמצונית בגוף, שכן עודף החומרים המחמצנים מוביל לפגיעה במולקולות ביולוגיות חיוניות. קומפלקסי מתכת קורול המפותחים במעבדתינו הוכחו כזרזים לפירוק מהיר ויעיל של מגוון של חומרים מחמצנים, ובהתאם הראו יעילות במודלים מגוונים של מחלות הנובעות מעקה חמצונית.

מטרת המחקר היא שיפור של הזרזים הקיימים לקבלת קומפלקסי מתכת-קורול בעלי יעילות מוגברת כנגד מחלות הנובעות מעקה חמצונית ופיתוח גישות ננו-טכנולוגיות לשם הגברת הסלקטיביות של החומרים אל איברי המטרה.

הסטודנטים מבצעים את כל המחקר, החל מהכימיה ועד לביוכימיה ולביולוגיה.

דגשים נוכחיים הם בתחום של הארכת תוחלת חיים ופציעות טראומטיות (ראש ועמוד שדרה), בשתוף פעולה בתוך ומחוץ לטכניון.

פרויקט מחקר 3:

פיתוח ננו חלקיקים לדימות וטיפול בסרטן

סרטן הינו שם כללי למספר מחלות בהן יש חלוקה בלתי מבוקרת של מספר תאים בגוף. חלוקה בלתי מבוקרת זו מובילה ליצירת גידול ממאיר ואף לגרורות באתרים אחרים בגוף. בקבוצה שלנו אנו מפתחים ננו חלקיקים שמטרתם הינה נשיאה ושחרור מבוקר של מולקולות שנקראות קורולים.  קורולים אלו הינם בעלי תכונות אנטינאופלסטיות (מעכבות גידול) וציטוטוקסיות (הורגות תאים). כמו כן קורולים אלו יכולים לשמש  לדימות רפואית, הן ב-CT  והן ב-MRI, לשם הגדלת רזולוציה והבדלה בין רקמה תקינה לרקמה הסרטנית. מטרת המחקר הינו פיתוח הננו חלקיקים בהרכבים שונים, סינתזה של מגוון קורולים  לייעודים שונים (כימותרפיה, דימות, ועוד) ובדיקת יישומים אלו במערכות ביולוגיות מבוקרות. הסטודנטים מבצעים את הכימיה, פורמולציה, בדיקות מתחום הננוטכנולגיה, ספקטרוסקופיה והעבודה הביולוגית.

Prof. Assist. Charles E. Diesendruck /  פרופ"מ צ'רלס דיזנדרוק

charles@technion.ac.il Floor 3, 316

Research Project 1:

Does polymer architecture influence mechanical stability?

When polymers are mechanically stressed, chemical reactions such as covalent bond scission may occur. In this project, we will study how the architecture of the polymer (linear, cyclic, internally crosslinked etc) affects the kinetics of the bond scission reactions. The work involves synthesis of polymers in different architectures, measurement of the properties of the polymer chains (Mw, size, shape etc), and mechanical stressing of the polymers in solution using sonochemistry.

Prof. Alon Hoffman /  פרופ' אלון הופמן 

choffman@technion.ac.il Floor 3, 354

Research Project 1:

Thermionic electron emission form nano-diamond films

In this project we will investigate the effect of electron emission form diamond surfaces induced by just heating the diamond.   The effect of surface chemistry,  film thickness, grain size and substrate material  on the electron emission  properties will be investigated.  First the student will learn how to grow diamond films by chemical vapour deposition,  then the thermal induced electron emission experiments will be carried out in a specially designed ultra high vacuum chamber.  Within this chamber we will carry out  spectroscopic measurements to determine the chemical composition, chemical bonding and electronic properties of the diamond d film surfaces as a function of different preparation conditions.

Research Project 2:

Plasma nitradation of diamond surfaces for the formation of a conductive surfa ce layer

Nitrogen impurities within a diamond matrix results in doping of the diamond electronic structure with deep (1.5eV ) donors.   Thus nitrogen doping of diamond  is expected to have in a strong influence on any process in which electron mobility takes place.  In this project we will investigate the influence of nitrogen plasma nitridation of diamond surfaces on its electron emission  properties.  The electron emission processes that will be investigated are:  photo induced,  electron induced and thermal induced electron emission.  In addition the chemical composition and bonding of the nitrogen plasma nitride surfaces will be examined in-situ.

Research Project 3:

Interaction of hydrogen and nitrogen with diamond surfaces investigated by surface vibrational-electron spectroscopy

The composition and bonding of hydrogen and nitrogen co-adsorbed on diamond surfaces will be investigated by preparing these surfaces in-situ in an ultra high vacuum chamber equipped with molecular beam,  thermal activated molecular source and plasma source. The chemical composition of the hydrogenated and nitride surfaces will be determined by x-ray photoelectron spectroscopy and high resolution electron energy loss spectroscopy.

 

Prof. Efrat Lifshitz / פרופ' אפרת ליפשיץ

ssefrat@technion.ac.il Floor 2, 212

Research Project 1:

Synthesis and optical characterization of nanostructures with applications in solar energy light source devices

The laboratory focus on the synthesis and characterization of  semiconductor and metal nanocrystals (NCs).  The synthesis includes the use of colloidal chemistry, allowing control on the shape, size and chemical composition.  More specific heterostructures of NCs are preferred in recent years, render the option to engineer the physical properties, to a special need.  For example, creation of multiple carriers with a benefit for solar energy and gain device applications, or flourescence properties with a gaint intensity, as biological labeling.  Research work in the laboratory includes a thorough investigation of the electronic and optical properties of the NCs, utilizing unique spectroscopic tools, including a detection of a single NC, magneto-optical measurements (combining magnetic resonance and optics) and combination of spectrosocopy and microscopy.  A few applied research projects  (solar cells, light sources) are currently active in the laboratory".

 פרופ' אמריטוס נמרוד מוסייב / Prof. Em Nimrod Moiseyev       

nimrod@technion.ac.il קומה 2, המרכז החישובי

פרויקט מחקר 1:

יצירת מולקולות חדשות בהשפעת לייזר חזק בתדירות גבוהה

לאחרונה הראנו כי בנוכחות קרינה אלקטרומגנטית חזקה ניתן לגרום ליצירת מולקולה של He2  שהקשר הכימי שלה חזק כמו במולקולת מימן. למולקולה הזו זמן חיים סופי. עם הזמן היא מתייננת. באופן דומה הראנו שנוצר קשר כימי חזק בין גופרית ואטום הליום שמזכיר את הקשר ב OH רדיקל. מטרת פרויקט המחקר לחקור את התנודה בין שני איזומרים של  SHeו  HeSשלדעתנו מלווה בפליטה של קרינה בעלת אורך גל ארוך.

פרויקט מחקר 2:

יצירת גבישים אופטים מולקולריים

גבישים אופטים אטומיים נוצרים עקב אינטראקציה של אטומים כמו Rb   לדוגמה עם גלים עומדים. קבוע הגביש הוא אורך הגל של האור. מטרת המחקר לבדוק את השפעת הווצרות של CONICAL INTERSECTION  בהשפעת האור המוקרן על היכולת של יצירת גבישים אופטים מולקולריים של Rb2. יש לציין של  שבטבע CONICAL INTERSECTIONS קיימים במולקולות רב אטומיות וממלאים תפקיד חשוב בתהליכי הראייה והפוטוסינטזה.

פרויקט מחקר 3:

פירוק מושרה קרינה של מולקולת פחמן חד-חמצני

פחמן חד-חמצני (CO) היא המולקולה השנייה בשכיחותה בתווך הבין כוכבי אחרי מימן מולקולרי. לפיכך האינטראקציה של פחמן חד-חמצני עם קרינה אולטרה-סגולה היא חשובה בהבנת התהליכים הכימיים המתרחשים בתווך הבין כוכבי.  קרינה אולטרה-סגולה יכולה לגרום למולקולת CO להתפרק למגוון תוצרים (אטומים במצבים אלקטרונים שונים). מטרת המחקר היא לחשב את ההסתברויות לקבלת התוצרים השונים ולהבין כיצד קבלת תוצר מסוים תלויה בתדירות הקרינה הפוגעת.

פרופ"מ גליה מעיין / Assist .Prof. Maayan Galia   

gm92@technion.ac.il קומה 3, 326

פרויקט מחקר 1:

כימיה סופראמולקולרית

אנחנו משתמשים בפפטואידים, אוליגומרים דמויי פפטידים שאנו מכינים במעבדה על ידי סינתזה על מצע מוצק בשימוש באמינים ראשוניים, כדי ליצור תעלות תלת מימדיות המדמות ממברנות. תעלות אלו נוצרות על ידי קוארדינציה של יוני מתכות לפפטואידים קצרים (בעלי 3 מונומים בלבד) המובילה להתארגנות עצמית וליצירת המבנים המיוחדים. בפרוייקט נחקור איך שינויים קלים ברצף המונומרים ו/או ביוני המתכת משפיעים על צורת התעלות ואיך אפשר להעביר דרכן מולקולות קטנות.

מה נלמד בפרויקט?

  1. סינתזה של אוליגומרים דמויי פפטידים על מצע מוצק.
  2. שימוש בHPLC  ובMS  לאנליזה וטיהור.
  3. קוארדינציה של יוני מתכות.
  4. קריסטלוגרפיה לאיפיון התעלות במוצק.
  5. מיקרוסקופיית אלקטרונים לאיפיון התעלות בתמיסה.

פרויקט מחקר 2:

פיתוח זרזים דמויי אנזימים ליצירת אנרגיה ממים

אנו מפתחים קלסטרים איאורגניים מבוססי מנגן וקומפלכסים מתכתיים של פפטואידים, היכולים לזרז פירוק מים ע"י שימוש בפוטנציאל חשמלי או אור, לקבלת מימן כאנרגיה חלופית ונקיה.

היתרון הגדול של פפטואידים היא היכולת לקבל רצפים מאד מגוונים מבחינת פעילות. כך, ניתן לשלב קבוצות קטליטיות וקבוצות פונקציונליות אחרות (בסיסים, קבוצות הידרופוליות, צבענים) כדי לקבל זרזים דמויי אנזימים. פרויקט זה יכלול סינתזה של פפטואיד פונקציונלי כזרז אלקטרוכימי ו/או פוטוכימי לפירוק מים.

מה נלמד בפרויקט?

  1. סינטזה של קלסטרים מבוססי מנגן (סינטזה איאורגנית) או
  2. סינתזה של אוליגומרים דמויי פפטידים על מצע מוצק וקוארדינציה של יוני מתכות לפפטואידים.
  3. שימוש ב  HPLC וב MS לאנליזה וטיהור.
  4. אלקטרוכימיה ואלקטרוקטליזה.
  5. פוטוקטליזה.

Prof. Ilan Marek / פרופ' אילן מרק

chilanm@technion.ac.il Floor 5, 517

Research Project 1:

New approach to stereodefined enolate species

Modern organic synthesis requires efficient methodologies leading to fast access of complex molecular structures form simple starting materials. Novel synthetic methods developed in our research group are based on the principle of step economy allowing, for instance, stereocontrolled one-pot synthesis of aldol adducts bearing all-carbon quaternary stereocenters.  We are proposing to develop this strategy to relevant functionalized key-fragments

Research Project 2:

Selective metal mediated carbon–carbon bond cleavage of strained compounds

The activation (cleavage) of carbon-carbon bonds mediated by transition metal complexes is one of the most challenging reactions in light of the efficient utilization of hydrocarbons. In this context, we are engaged in the elucidation of a very intriguing reaction where an organometallic species “walk” along carbon unsaturations to finally activate a carbon-carbon bond. This “magic” transformation could be used to prepare synthetically challenging all-carbon quaternary stereocenters in acyclic system.

Research Project 3:

New approach to the creation of challenging all-carbon quaternary stereocenters

The selective preparation of all-carbon quaternary stereocenters remains one of the most challenging tasks in modern organic chemistry. We recently described a powerful answer to this problem through a new sequence of carbometalation/oxidation of strained rings. By using this selective organometallic reaction, we could create controlled quaternary stereocenters possessing functional groups such as aldehydes which open doors for further developments.

פרופ"ח לילך עמירב / Assist. Prof. Lilac Amirav 

lilac@technion.ac.il קומה 3, 310

פרויקט מחקר 1:

פיתוח פוטוקטליזטור ננומטרי יחודי להמרה ישירה של אנרגיה סולרית לדלק

רקע ומטרת הפרויקט:

באמצעות שימוש בזרזים מושרי אור ניתן להשתמש באנרגיית השמש לצורך קידום ראקציה כימית כגון פיצול מים שם היא למעשה נאגרת בקשר הכימי. אולם הזרזים הקיימים כיום אינם יעילים דיים. מטרת המחקר הינה תיכנון והכנה של הדור הבא של זרזים מושרי אור. במסגרת המחקר נשלב מוליכים למחצה ומתכות בגודל הננומטרי ליצירת מבנים יחודיים ונבחן את הקשר בין מבנה לפעילות. הפרוייקט יתחיל בשלב התיכנון, יכלול סינטזה קולואידית ואפיון אופטי ומבני של התוצרים והשתלבות באיפיון הפעילות הקטליטית שלהם.

 

 

פרופ' אורי פסקין /  Prof. Uri Peskin

uri@technion.ac.il קומה 4, 455

פרויקט מחקר 1:

מידול השפעת הסביבה המולקולרית על הולכת מטען בהתקנים מבוססי DNA

רקע ומטרת הפרויקט:

לאחרונה הראו ניסיונות וחישובים שהיעילות של העברת מטען דרך מולקולות DNA  תלויה ברצף הבסיסים, בכוון החיבור, ובצורת החיבור של הסליל הכפול לאלקטרודות. בפרויקט נבצע הדמיות של מעבר מטען עבור מודלים של דרך מולקולות DNA  , ונתכנן התקנים מולקולריים חדשים שמביאים לידי ביטוי את המבנה המיוחד של DNA  בסביבתה המולקולרית.

פרויקט מחקר 2:

השפעת האינטראקציה בין נקודות קוונטיות על תכונות ההולכה של מטען ואנרגיה במערכים של נקודות קוונטיות

רקע ומטרת הפרויקט:

נקודות קוונטיות הן מבנים מוצקים בעלי תכונות אלקטרוניות הניתנות לשליטה בהתאם לגודלן, הרכבן וצורתן. מבחינה אלקטרונית נקודה קוונטית מתנהגת כ"סופר אטום", ומאופיינת על ידי רמות אנרגיה בדידות. הבנת האינטראקציה בין נקודות שכנות חיונית לתכנון הסעת מטען ואנרגיה במערכים של נקודות קוונטיות. לאחרונה הראנו שהאינטראקציה בין נקודות קוונטיות שכנות מובילה לאפקטים אלקטרו-מכניים דרמטיים, כאשר נקודות שכנות מתנהגות כ"סופר מולקולה". בפרויקט נבצע הדמיות של הסעת מטען דרך מערך של נקודות קוונטיות ונתכנן התקנים אלקטרוניים חדשים שמסתמכים על תכונות ה"סופר מולקולה" של צברים שונים במבנם או בהרכבם.

פרויקט מחקר 3:

אלגוריתם חדש מבוסס "לימוד עצמי" לחישוב הולכה קוונטית של אנרגיה בקומפלקסים מולקולריים

רקע ומטרת הפרויקט:

לאחרונה הראו ניסיונות קיום של העברת אנרגיה קוהרנטית ב"אנטנה מולקולרית" שבמרכז הפוטוסינטתי של בקטריה מסויימת. תגלית זו מאירה באור שונה את ההבנה של תהליכי מעבר אנרגיה אלקטרונית במערכות טבעיות, ומציעה כיוון חדש בתכנון של תאים סולאריים מלאכותיים. במסגרת הפרויקט תיחקר תאורטית האפשרות שהתקדמות גלית קוהרנטית היא זו שמייעלת את העברת האנרגיה למרכז הראקציה הפוטוסינתטית. במיוחד יפותח אלגוריתם חדש לתאור הדינמיקה הקוונטית במערכת מולקולרית מסועפת ומורכבת. מטרת המחקר היא הבנת הגורמים המכוונים דינמיקה קוונטית של העברת אנרגיה במערכת מולקולרית והצעת עקרונות לפיתוח רשתות מולקולריות מתאימות לשימוש בתאים סולריים.

 

 Assist. Prof .Lev Chuntonov/   פרופ"מ לב צ'ונוטנוב

chunt@technion.ac.il קומה 3, 312

פרויקט מחקר 1:

מעבדה לספקטרוסקופיה של תהליכים אולטרה-מהירים

תכונות כימיות ופיסיקליות של מולקולות קשורות בצורה ישירה להתנהגות דינמית שלהן, כלומר לאופן בו הן מתנדנדות, מסתובבות, מייצרות ומנתקות קשרי מימן עם מולקולות של הממס וכו'. אנחנו משתמשים בפולסי לייזר קצרים מאוד (באורך של עשרות פמטו-שניות, פמטו=10-15) כדי לעקוב אחרי דינמיקה אולטרה-מהירה של המולקולות. במעבדה שלנו ניתן לעקוב ב"זמן אמת" אחר התהליכים שמולקולות עוברות בעזרת שיטות ספקטרוסקופיות מתקדמות וללמוד על ההתנהגות המיקרוסקופית שלהן תוך שימוש ב"סרטים מולקולריים" המוקלטים במעבדה.

 

הפעילות במעבדה מתמקדת במולקולות חופשיות בתמיסה וכאלה שתנועתן מוגבלת לאזורים בסביבת מולקולות ביולוגיות ומבנים ננומטרים. בעזרת מעקב אחרי שינויים מבניים אולטרה-מהירים שמולקולות עוברות בהשפעת מולקולות הממס, וקצבי העברת ערעור של אופני תנודה לאורך ערוצים תוך-מולקולריים ובין-מולקולריים, ובשילוב מודלים תאורטיים אנחנו מגיעים להעמקת ההבנה ברמה אטומית על "חיי המולקולה". הדבר תורם לפענוח תופעות מורכבות רבות, כגון מנגנוני איתות תוך-מולקולריים ובין-מולקולריים המבוססים לכאורה על קיום נתיבי העברת אנרגיה יעילים, פיתוח מתמרי אנרגיה יעילים המבוססים על ננו-חלקיקים, ותופעות מרהיבות אחרות רבות.

בתמונה מוצג סכמתית ניסוי טיפוסי בתחום ספקטרוסקופיה רבת ממדים.

 

 

במסגרת הפרויקט במעבדה ניתן לעסוק במגוון רחב של פעילות בהתאם לתחומי העניין של הסטודנטים, הכוללים עבודה ניסויית ותאורטית, סינתזה כימית רטובה וניסויים מאתגרים בפיסיקה כימית, שימוש בשיטות נומריות מתקדמות ומודלים אנליטיים פשוטים.

 

פרופ"מ סער רהב / Assist. Prof Saar Rahav 

rahavs@technion.ac.il קומה 4, 419

פרויקט מחקר 1:

שיפור היעילות של משאבות סטוכסטיות

רקע ומטרת הפרויקט:

משאבות סטוכסטיות הן מודל פשוט למכונות מולקולריות המונעות על ידי שינוי חיצוני של פרמטרים בזמן. במסגרת הפרוייקט יפותחו כלים תיאורטים ונומריים שיעזרו לחשב איך לשנות את הפרמטרים בזמן כדי להביא ההספק של המשאבה הסטוכסטית למקסימום. בנוסף תחקר היעילות של המערכת בתחום זה. מטרת כוון המחקר למצוא כללי אצבע שיעזרו לתכנן מכונות מולקולריות מלאכותיות שפועלות באופן יעיל.

 

פרויקט מחקר 2:

מנוע אינפורמציה מיקרוסקופי

רקע ומטרת הפרוייקט:

אחת מהדוגמאות הקלאסיות בתחום המכניקה הסטטיסטית נקראת "השדון של מקסוול". מערכת דמיונית זו מדגימה את העובדה שניתן לנצל מידע על מצב המערכת כדי להוציא ממנה עבודה. בזמנו דוגמא זו נראתה כניסוי מחשבתי אבל ההתקדמות הטכנולוגית בחצי המאה האחרונה שינתה את המצב. כיום הקשר בין אינפורמציה ותכונות תרמודינמיות הוא נושא למחקר עכשווי, כולל ריאליזציות נסיוניות.

בפרוייקט נחקור בעזרת סימולציות (שפותחו בפרוייקט קודם) מודל פשוט של מערכת שמונעת בעזרת מידע. מטרת הפרוייקט היא לאפיין את פעולת המערכת. למשל השוואה בין כמות המידע הנרכש ובין כמות העבודה שניתן להוציא מהמערכת. תוצאות הפרוייקט יעזרו בתכנון ניסוי שבו תבנה ריאליזציה של מנוע האיפורמציה.

 

פרויקט מחקר 3:

פיתוח עזרי למידה חישוביים עבור מערכות מחוץ לשווי משקל

רקע ומטרת הפרוייקט:

הקורס "תרמודינמיקה של מערכות קטנות" הוא קורס מתקדם שבמסגרתו נלמדים מודלים פשוטים למערכות שאינן בשווי משקל. כדי לשפר את הלימוד בעתיד אני מעוניין לפתח ישומים שמחשבים דינמיקה מחוץ לשווי משקל עבור מספר מערכות קלאסיות: תנועה בראונית, בריחה מבור פוטנציאל על ידי אקטיבציה תרמית, ערכים עצמיים ודינמיקה של משוואת מסטר. המטרה: לפתח יישום (כנראה בסביבת MATLAB) כך שהסטודנטים שילמדו נושאים אלו בעתיד יוכלו לשנות את ערכי הפרמטרים, לחזור על החישוב, וכך לקבל תחושה לגבי ההתנהגות של מערכות אלו.  על אף שפרוייקט זה הוא לימודי במהותו הרי שישומו מחייב הכרה של מקצת התיאוריה של מערכות שאינן בשווי משקל ושימוש בשיטות חישוב מעניינות.

 

פרופ"ח אשר שמידט / Assoc . Prof. Asher Schmidt   

chrschm@technion.ac.il קומה 4, 407

פרויקט מחקר 1:

חקר מאגרי סידן זמין ביולוגית שנוצר ע"י ביומינרליזציה

רקע: בטבע אורגניזמים חיים מייצרים מגוון רחב של מינרלים כדי לשרת תיפקודים שונים. השלד שלנו הוא בעיקרו הידרוקסיאפטיט וייעודו מבני; בחסרי חוליות השלד הוא חיצוני – במקרים רבים כיטין מוקשח ע"י גיר; צדפות ומגוון אצות חד תאיות בונות דופן חיצוני גירני. בכל האורגניזמים (מקטן ועד גדול) תהליכי יצירת הביומינרל נשלטים ע"י ביו-מולקולות. כדי להשיג את התכונות הרצויות משולבות ביו-מולקולות ויונים אי-אורגניים במינונים מבוקרים. האיפיון המולקולרי של ההרכב והמבנה של הביומינרל המרוכב במצבו הטבעי הוא המפתח להבנת האופן בו הוא ממלא את ייעודו.

כמו כן הוא המפתח ליכולת לבניה מושכלת של חומרים פונקציונליים במעבדה  (biomimetic). יכולות אלו הן בחיתוליהן כיום בייחס לפשטות בה הטבע בונה ביומינרילים. המורכבות והשונות (הטרוגניות) שקיימת בביומינרלים מציבים אתגר מחקרי וטכנולוגי חשוב.

מטרת המחקר: שימוש בשיטות מתקדמות בתמ"ג (NMR) מוצקים לחקר מאגרי הסידן בסרטני מים מתוקים.

 

פרויקט מחקר 2:

חקר הממשק (interface) בין מולקולות ביו-אורגניות לחומרים אי-אורגניים

רקע: במגוון רחב של חומרים פונקציונליים – סנסורים, רכיבים אלקטרוניים (ננו- או מיקרו-), זרזים הטרוגנים, ושתלים עם תאימות ביולוגית (biocompatible) מתקיים מפגש בין מולקולות ביו-אורגניות לחומרים אי-אורגניים. למרות שאזורי הממשק מהווים מיעוט מכלל החומר, הם בעלי חשיבות קריטית לקביעת התכונות הנגזרות והתיפקוד. היכולת לפתח חומרים ייעודיים באופן מושכל מותנה ביכולת לאפיין את ממשקים אלו ברמה המולקולרית, ובהבנת העקרונות שבבסיס הקשר מיבניות כימית – תיפקוד. לפיכך איפיונם מציב אתגר מחקרי חשוב.

מטרת המחקר: פיתוח ויישום של "ארגז-כלים" מולקולרי, מבוסס שיטות מתקדמות בתמ"ג (NMR) מוצקים, לחקר הממשקים במערכות מודל.

 

פרופ'מ נדב אמדורסקי   / Assist. Prof. Nadav Amdursky  

amdursky@technion.ac.il קומה 5, 554

פרויקט מחקר 1:

יצירה של חומרים חדשים מוליכי מטען על בסיס של חלבונים

בקבוצת המחקר שלנו אנחנו חוקרים שימוש בחלבונים הנפוצים מאוד בגופנו לשם יצירה של דור חדש לגמרי של חומרים חדשים. בתהליך פולימריזציה פשוט מאוד אנו יכולים לקחת חלבונים אשר מסיסים ולהפוך אותם לחומרים מאקרוסקופיים לא מסיסים. בנוסף לזאת, בעזרת מודיפיקציות כימיות פשוטות אנו יכולים גם להקנות לפולימרים החלבוניים תכונות אטרקטיביות של הולכה חשמלית או תכונות אופטיות מיוחדות. נושא זה הינו ייחודי לקבוצת המחקר שלנו ברמה עולמית והינו מולטידיסיפלינרי המשלב כימיה, חומרים, פיזיקה וביולוגיה.

במסגרת נושא זה אנו מציעים מספר כיוונים אפשריים בהם סטודנט לפרויקט מחקר יכול להשתלב, ובחירת הנושא תעשה בהתאם לכיוון המעניין את הסטודנט. כיווני המחקר הרלוונטיים לפרויקט מחקר הם:

  1. מודיפיקציות של הפולימרים הביולוגיים לשם הקניית תכונות של העברת מטען חשמלי, בין אם זה אלקטרון, פרוטון או יון כבד יותר. פרויקט זה יכלול עבודה של כימיה רטובה פשוטה ורוב הניסויים ייערכו במערכת למדידות חשמליות של הקבוצה.
  2. מודיפיקציות של הפולימרים הביולוגיים לשם יצירת מערכות להעברת אנרגיה המדמות מערכות פוטוסינטטיות. פרויקט זה יכלול עבודה עם מערכת הלייזר שלנו ומדידות פלורוסנטיות מהירות (מפמטו-שניות ומעלה).
  3. חקר תכונות פלואורסנטיות ייחודיות אשר גילינו בחלק מהפולימרים הביולוגיים שלנו. פרויקט זה יכלול עבודה עם ספקטרומטרים (בליעה ופלואורסנציה) וגם עבודה עם מערכת הלייזר המהירה שלנו.
  4. שימוש בפולימרים הביולוגיים שלנו למטרות ביו-רפואיות. בפרויקט זה אנו חוקרים אם הפולימרים שלנו יכולים לשמש הן כמצע גידול להנדסת רקמות והן כאלקטרודות לסטימולציה חשמלית של רקמות. פרויקט זה ייעשה בשיתוף פעולה עם שותפים שלנו ממעבדות ביולוגיות.

פרופ' ישראל שכטר / Prof. Israel Schechter   

israel@technion.ac.il קומה 2 , 201

פרויקט מחקר:

אפשר לבצע מספר פרויקטי מחקר בכימיה אנליטית. המחקרים כוללים פיתוח שיטות אנליטיות חדשות, כדוגמת אנליזה ספקטראלית של זיהומי מים, גילוי רגיש של חומרי נפץ, גילוי חלקיקים ננומטריים על פני משטחים ושימוש בלייזרים לגילוי חומרים. נושא הפרויקט ותכולתו מותאמים באופן אישי לסטודנט/ית

 

פרופ"ח אמנון שטנגר / Prof. Amnon Stanger 

stanger@ technion.ac.il קומה 5, 516א

פרויקט מחקר 1:

תכונות מגנטיות של חצאי מוליכים מבוססי פחמן מסוממים (doped) ביסודות מהטור השלישי ומטור החנקן

חצאי מוליכים אורגניים נמצאים היום בתחומים רחבים של הטכנולוגיה, לדוגמה, במסכים של טלפונים סלולריים (LED) ובתאים פוטו-וולטאים אורגניים. ברוב החומרים הללו יש בלוקים מבניים של חומרים ארומטיים (כגון בנזן, תיופן), אנטיארומטיים (כגון פנטלן) או שכל החומר ארומטי (גרפן). בשנים האחרונות יש יותר ויותר עבודה סינתטית המנסה להחליף חלק מאטומי הפחמן באטומים מהטור השלישי (לדוגמה, בור) ו/או מטור החנקן (חנקן, זרחן) כדי לקבל תכונות הולכה טובות יותר מחד, ויציבות חומר עדיפה מאידך.

 

בשיטות חישוב שפתחנו, ניתן לחשב את השדה המגנטי המושרה ע"י מערכות ארומטיות ואנטיארומטיות שונות. השדה המגנטי המושרה, הנוצר ע"י הזרם המושרה של אלקטרוני ה-p של המערכת, פרופורציוני לתכונות שונות הרלבנטיות למוליכות של החומרים.

 

הפרויקט מציע לחשב את האפקט של החלפת אטום/אטומי פחמן במערכות ארומטיות ואנטיארומטיות באטום/אטומי בור, אלומיניום, חנקן ו/או זרחן על זרם הטבעת והשדה המגנטי המושרה של חומרים שונים (כגון, בנזן, נפתלן, אנטרצן, פננטרן) ובכך להבין את תכונות ה-doping ולתת פרדיקציות לקבוצות ניסיוניות.

 

פרופ' מחקר יצחק אפלויג / Distinguished Professor Yitzhak Apeloig  

apeloig@technion.ac.il  קומה 5, 517

פרויקט מחקר 1:

כימיה של תרכובות סיליקון

רקע ומטרת הפרויקט:

סיליקון הוא היסוד השני (אחרי חמצן) בשכיחותו בקליפת כדור הארץ ולכן זול מאד ויש לו ולתרכובותיו שימושים רבים. עובדה מעניינת במיוחד, היא שלמרות שפחמן וסיליקון שייכים לאותו הטור (14) במערכת המחזורית תכונות התרכובות שלהם שונות לחלוטין. דוגמה בולטת היא העובדה שעד לפני 35 שנה כימאים האמינו שלא ניתן להכין תרכובות סיליקון בעלות קשרים כפולים. בעשורים האחרונים חלה מהפכה בתחום וחומרים כאלו סונתזו, אבל הידע בתחום עדיין מועט והפוטנציאל של מחקר אקדמי ושל מחקר יישומי בתחום עצום.

קבוצתי עוסקת במחקר ניסיוני ותיאורטי של תרכובות אורגנו-סיליקון. הסטודנטים מתנסים גם בשיטות סינתזה ואנליזה מתקדמות וגם בשימוש בשיטות חישוב קוונטו-מכניות עכשויות. הבעיות הנחקרות כוללות שאלות כימיות עקרוניות כגון:   סינתזה של תרכובות בעלות קשרים מרובים לסיליקון ולימוד תגובותיהם, יצירה ואפיון של חומרי ביניים פעילים של סיליקון כגון רדיקלים, סילילנים ואניונים. וכן בעיות בעלות אופי יישומי, כגון: הכנת חומרים חדשניים בעלי ענין  לתעשיות המחשבים (חומרים לתהליכי Atomic Layer Deposition) והבטריות. מחקרים אלו נעשים בשיתוף פעולה עם אינטל וקבוצות מחקר אקדמיות  אחרות המתמחות בתחומים אלו.