האקדמיה הלאומית הישראלית למדעים The Israel Academy of Sciences and Humanities - מני שלום - זוכה פרס בלווטניק 2022
רשימת קיצורי מקלדת
שנה גודל כתב: + -

מני שלום - זוכה פרס בלווטניק 2022

 
חמישה יסודות נפוצים בלבד, הליך סינתזה חדשני, ופוטנציאל להפוך את אור השמש לדלק אלטרנטיבי 
 
פרופ' מני שלום (בן 42) מהמחלקה לכימיה באוניברסיטת בן-גוריון בנגב מנסה לגלות ולתכנן חומרים חדשים שיאפשרו "קיצורי דרך" כימיים בתהליך המרת אור השמש לאנרגייה לשימוש האדם. במקום דלקי מאובנים – הפוגעים בסביבה וגורמים להתחממות כדור הארץ, לשינויי אקלים ולזיהום – מפתחת המעבדה בהובלתו מגוון רחב של חומרים שנועדו לייעל תהליכים קיימים לייצור אנרגייה חלופית. מאז 2016 עומד פרופ' שלום בראש קבוצת מחקר המתמקדת בייצור דלקים מבוססי מימן או פחמן באמצעות אנרגייה סולארית, וגם בפיתוח חומרים לסוללות, במציאת חומרים שיחליפו מתכות נדירות או את המתכות המשמשות בהליך האלקטרוליזה שאמור להיות חלק מכלכלת מימן עתידית.
 
פיתוחים חדשניים אלה הם חלק מהנימוקים לבחירתו של פרופ' שלום לאחד משלושת הזוכים בפרסי בלווטניק למדענים צעירים לשנת 2022, בתחום הכימיה. פרופ' שלום יקבל 100,000 דולר במענק לא מוגבל, יצטרף לרשימה המכובדת של חתני וכלות הפרס היוקרתי בישראל ובעולם, וישתתף בין היתר במפגשים ובסימפוזיונים של הזוכים בתוכנית הפרסים הפועלת בארצות הברית, בבריטניה ובישראל. תוכנית הפרסים למדענים צעירים בישראל הושקה ב-2017 בשיתוף פעולה בין קרן משפחת בלווטניק לבין האקדמיה הלאומית הישראלית למדעים והאקדמיה למדעים של ניו יורק.
 
החומרים שמפתח פרופ' שלום מבוססים ברובם על חמישה יסודות נפוצים בלבד: פחמן, חנקן, זרחן, גופרית ובורון. החדשנות במחקר שמוביל פרופ' שלום היא פיתוח שיטה חדשה לסינתזה של חומרים המבוססים על יסודות אלה, אשר מאפשרת לשלוט על התכונות הפיזיקליות של התוצר המוגמר. את הסינתזה החדשה הזאת רותם פרופ' שלום למטרה מרכזית אחת: ליצור דלקים מאור השמש. "מנעד העבודה שלנו הוא רחב מאוד, אך המשותף לכל התהליכים שאנחנו חוקרים היא המטרה להפוך את אור השמש לדלק שיוכל לשמש מקור אנרגייה", הוא אומר. "קטליזה של מים (לייצור מימן), פוטוסינתזה ואגירת אנרגייה – כל השיטות הללו מוכרות כבר זמן רב", מבהיר פרופ' שלום, "אבל אנחנו מנסים לראות כיצד אנחנו יכולים לשלוט בהן ולייעל את התהליכים בעזרת השיטות שפיתחנו לסינתזה של חומרים ספציפיים".
 
(א) איור של חומר דו-שכבתי מסוג קרבון-ניטריד ונגזרות שלו עם אטומים נוספים מסוג בור, זרחן וגופרית; (ב) איור של תא פוטואלקטרוכימי בהארה (החומר הפעיל בפוטואנודה קולט את קרינת השמש והופך אותה לנושאי מטען חשמלי שמבצעים את התגובות הכימיות שמתוארות בתא: חמצון מים לחמצן, ובצד השני [קתודה] חיזור ליצירת מימן)
 
פרופ' שלום מסביר את פריצת הדרך המדעית שלו באמצעות אנלוגיה למשחק ה"לגו": "דמיינו שיש לי כמה אבני לגו בצבעי יסוד בלבד, ואני רוצה ליצור מהן מבנה מסוים אחרי הליך של ׳אפייה׳ בתנור בטמפרטורה גבוהה. במציאות מדובר בתהליך מורכב מאוד. ה'אבנים' מגיבות זו לזו ולסביבתן, ולא ניתן לדעת מה יתקבל מהחיבור שלהן אחרי התהליך שהן יעברו". "לעומת זאת", הוא מוסיף ומסביר, "השיטה שפיתחנו מאפשרת לקבע את תפקידיהן של האבנים, ובכך אנחנו יכולים לחזות מה תהיה הצורה הסופית אחרי שנבנה את החומר, אפילו אחרי הסינתזה בטמפרטורות גבוהות".
 
הסינתזה הייחודית פותחת אפשרויות שימוש חדשות ומרחיקות לכת. "פריצת הדרך שלנו היא שהראינו כי סוג החומרים שאנחנו חוקרים יכול להתחרות עם החומרים הקיימים – ואפילו להתעלות מעליהם – בטכנולוגיית הפיכת אור השמש לדלק". פרופ' שלום מדגים זאת: "בעזרת החומרים החדשים ניתן לתכנן תאים פוטואלקטרוכימיים יעילים שינצלו את ספקטרום השמש וגם יאגרו את האנרגייה שהם מפיקים ממנה; ניתן לפתח סוללות ללא שימוש ביסודות ששכיחותם בכדור הארץ נמוכה (ולכן קשים להשגה או שהם יקרים), או כאלה שיש להן קיבולת גדולה יותר. יהיה אפשר גם להחליף מתכות נדירות מאוד, שמעורבות בתהליכים שונים, בתכנון קפדני של החומר הדרוש ובשימוש בחמשת היסודות שהוזכרו בלבד".
 
 
פרופ' שלום אומר כי הגיע אל הכימיה מאוחר יחסית. "הייתי רוצה לומר שהטבלה המחזורית הייתה תלויה מעל המיטה שלי ושפירקתי טרנזיסטורים בתור ילד", הוא אומר בחיוך, "אבל זה לא היה המצב". הוא גדל בדרום תל אביב ובחולון, שירת בצבא קבע שלוש שנים, אחריהן יצא לטייל בעולם עם מי שלימים הייתה לאשתו, ורק לאחר מכן התחיל בלימודים.
 
"מכיוון שבתיכון התמקדתי בתחום הריאלי, התחלתי ללמוד מדעי המחשב וכימיה באוניברסיטת בר-אילן", הוא מספר. "אך כבר בשנה השנייה", הוא נזכר, "הבנתי שהכימיה היא הדבר העיקרי שאני רוצה להתמקד בו". הוא המשיך לתואר שני ולדוקטורט באוניברסיטת בר-אילן, בנושא "הבנת המנגנונים ותהליכי הפרדת המטען בתא סולרי מרוגש בנקודות קוונטיות בד בבד עם פיתוח מדע חומרים חדש לעבר השגת תא סולרי יעיל וחדשני". בבתר-דוקטורט השתלם במכון מקס פלאנק בפוטסדאם שבגרמניה. אחריו שב לישראל, לקבוצת מחקר בראשותו באוניברסיטת בן-גוריון בנגב. בשנים הספורות שלו באוניברסיטה הספיק לקבל מענקי מחקר מקרן המחקר של האיחוד האירופי, וגם זכה בפרס מצוינות של החברה הישראלית לכימיה והאגודה הישראלית לוואקום.
 
בקיץ האחרון התבשר על הזכייה בפרסי בלווטניק. "זה היה מלהיב ומרגש מאוד", הוא אומר, "במיוחד משום שבדיוק היינו כל המשפחה בבידוד אחרי שכולנו חלינו בקורונה". הוא אומר כי מלבד ההרגשה האישית חש גאווה על היותו הזוכה הראשון מאוניברסיטת בן-גוריון בפרסי בלווטניק היוקרתיים ("אבל אני מקווה שיהיו אחרים נוספים בשנים הקרובות"). "זו הרגשה מעולה לקבל את הפרס", הוא אומר, "זה מעניק רוח גבית למחקר".
 
פרופ' שלום אומר כי העובדה שהתחיל בלימודי כימיה בתחום התרופות, עבר לעסוק בצד הפיזיקלי יותר של הכימיה בתחום התאים הסולאריים, ומשם המשיך למדע חומרים מתקדם בגרמניה, עוזרת להסביר את החידושים שנרשמו במעבדה שלו. "אני אוהב מאוד לשלב תחומים שונים", הוא אומר, "וזה אחד הדברים היפים ביותר במדע, לדעתי". לדבריו, "המחשבה איך לשלב תחומים שונים מעניקה לך את היכולת להשתפר, להתקדם ואולי להגיע לפריצות דרך".
 
כשהוא נשאל כיצד הוא יוצר אווירה במעבדה שתאפשר יכולת כזאת, הוא משיב: "אנחנו מנסים לא להיות מקובעים. לעבוד עם אנשים אחרים ועם הצוות שלנו. אני אומר להם שמותר וצריך לטעות בשביל ללמוד, אבל צריך תמיד להיות סקרנים, יצירתיים ולעשות.
 
"מתישהו בסיעור מוחות סביב נושא כלשהו", הוא מוסיף, "תמיד מגיעה השאלה אם מה שאנחנו חושבים עליו יעבוד או לא יעבוד. בתחום שלנו לרוב זה לא אורך חודשים לברר אם כיוון מסוים מוביל קדימה או אחורה, ולכן אני אומר להם: 'אל תפחדו, נסו, מקסימום זה לא יצליח, אבל בטוח שנלמד משהו חדש'. אני מאמין שפריצות דרך רבות מגיעות מחשיבה יצירתית ומחוץ לקופסה".
 
ראיין: אסף אוני