פרופ' יעקב סגיב ממכון ויצמן – הישראלי הראשון הזוכה בפרס קוולי לננוטכנולוגיה מטעם מלך נורבגיה

סגיב ושלושה מעמיתיו מארה"ב  זכו בפרס על תרומתם לפיתוח חומרים המרכיבים את עצמם * המחקר פותח את היסודות לבניית שבבים הרבה יותר קטנים ולפתח מוצרי איבחון רפואי מסוג חדש לחלוטין

האקדמיה הנורבגית למדעים הודיעה לפני מספר שבועות על הענקת פרסי קוולי (Kavli) לשנת 2022 בתחומי מדע הננו, אסטרופיזיקה, ומדע הנוירו (2022 Kavli Prize Laureates) על פריצות דרך מדעיות אשר שינו את הבנתנו לגבי הדברים הכי קטנים, הכי גדולים, והכי מורכבים בעולמנו. בין הזוכים בתחום הננוטכנולוגיה פרופ' יעקב סגיב ממכון ויצמן, הישראלי הראשון הזוכה בפרס זה. גובה הפרס מיליון דולר לכל תחום.

פרסי קוולי מוענקים בתחילת ספטמבר באוסלו, בירת נורבגיה, בטקס חגיגי בראשות המלך או בן למשפחת המלוכה.  

מדובר בפרס יוקרתי ביותר המוענק אך ורק בשלושה תחומים אלה  מדע הננו, אסטרופיזיקה, ומדע הנוירו בדומה לפרס נובל תהליך הבחירה נעשה בידי קונסורציום בינלאומי של מדענים בתחומים הללו. בניגוד לנובל, שם עיקר הבחיר הנעשית על ידי חברי האקדמיה השוודית למדעים בפרס קוולי הוועדות מונות מדענים שהומלצו על ידי שש אקדמיות למדעים: האקדמיה הנורבגית, האקדמיה הלאומית למדעים של ארה"ב, האקדמיה הסינית למדעים, האקדמיה הצרפתית למדעים, החברה המלכותית הבריטית ואגודת מקס פלאנק הגרמנית. פרסי קוולי מוענקים פעם בשנתיים מאז 2008.

פרופ' סגיב – אחד מחלוצי תחום הננו בעולם

פרופסור יעקב סגיב ממכון ויצמן למדע חולק בפרס עם עוד שלושה חתני הפרס במדע הננו לשנת 2022, ביחד עם מדעני דייויד אלארה, ראלף נוצו וג'ורג' וויטסיידס האמריקנים. הפרס מוענק כהכרה "בעבודותיהם החלוציות של הארבעה, אשר יצרו ציפויים בעובי של מולקולה אחת על משטחים מוצקים, אשר מאפשרים בקרה ללא תקדים של תכונות שונות של פני השטח. עבודות אלה שינו את מדע פני השטח והובילו ליישומים שמשפיעים על חיי היום יום שלנו, בתחומים שמשתרעים מאבחון רפואי ועד להתקנים בנויים מוליכים למחצה."

המחקר החלוצי של פרופסור סגיב בין 1978-1980 על ההיווצרות הספונטנית של שכבות מאורגנות של מולקולות ותערובות של מולקולות שונות על גבי משטחים כגון זכוכית, מתכות, וחומרים פלסטיים הניח את הייסוד לתחום מדע הננו הידוע בשם "– self-assembling monolayers חד-שכבות בהרכבה עצמית" מאז פרסום מאמרם של רבקה מעוז ויעקב סגיב ( “On the Formation and Structure of Self-Assembling Monolayers I.”  (אוגוסט 1984).  

חד-שכבה בהרכבה עצמית היא ציפוי שטח בעובי של כ- 1-3 ננומטרים (ננומטר אחד הוא מיליונית המילימטר) עשוי מצבר מולקולות שמתארגנות בעצמן למבנה מסודר על גבי המשטח המוצק אתו רוצים לצפות, בתהליך מבוקר על ידי בחירת התנאים הניסיוניים בו הוא מתבצע. כתלות בהרכב ובמבנה המולקולרי שלה, חד-שכבה מסוג זה, בעובי של מולקולה אחת בלבד, מספיקה כדי לשנות לחלוטין רבות מתכונות המשטח המצופה; למשל, משטח שנרטב על ידי מים ללא הציפוי יכול להפוך, לאחר הציפוי, לדוחה מים (כמו מחבת טפלון), משטח מוליך חשמל יכול להפוך למבודד, וההיפך.

מציפוי חד שכבתי לרב שכבתי

ב- 1983, מושג ההתארגנות העצמית של מולקולות בגבול בין מוצק לנוזל הורחב עם פרסום קבוצתו של פרופ' סגיב במכון ויצמן של עקרון הבניה של מבנים מולקולריים מאורגנים רב שכבתיים בהרכבה עצמית. "רבי קומות" מולקולריים אלה נבנים בתהליך רב שלבי של הרכבה עצמית מבוקרת של חד-שכבה אחת על גבי קודמתה. בניה רב שכבתית מסוג זה ישימה לסוגים שונים של מולקולות ועל משטחים שונים, דבר אשר סולל את הדרך למגוון רב של יישומים אפשריים.

המתודולוגיה של יצירת תבניות הדפס בממדים מננומטר עד לסנטימטר על גבי חד-שכבה תוך שימור המבנה שלה אשר פותחה על ידי קבוצתו של פרופ' סגיב –

 Interfacial Electron Beam Lithography (2018)  Constructive Lithography (1999); –  משלימה את "ארגז הכלים" הדרושים לקידום המושג של ארכיטקטורה עם מולקולות כאבני בניה בתהליכים של הרכבה עצמית מתוכננת של חד-שכבות.

המחקר שממשיך לבצע סגיב במכון ויצמן בימים אלה מתרכז בפיענוח סדרת תופעות הולכה חשמלית ללא תקדים בגבול שבין שני חומרים שונים, אשר התגלו בתבניות הדפס על גבי חד-שכבות בהרכבה עצמית המיוצרות בשיטות הייחודיות שפותחו לצורך זה על ידי קבוצת סגיב.