פיתוח חדש: הזכוכית שיודעת לתקן את עצמה

החוקרים יצרו סוג חדש של זכוכית בעלת תכונות ייחודיות ואף סותרות, כמו היותה דביקה מאוד ובד בבד שקופה להפליא. הזכוכית המהפכנית, הנוצרת באופן ספונטני במגע עם מים בטמפרטורת החדר, עשויה לחולל מהפכה בענפים שונים ומגוונים כמו אופטיקה ואלקטרואופטיקה, תקשורת לוויינית, חישה מרחוק וביו-רפואה.

מאחורי התגלית עומדים שורה של חוקרים מהארץ ומהעולם, בהובלת הדוקטורנטית גל פינקלשטיין-זוטא ופרופ' אהוד גזית מבית הספר שמוניס למחקר ביו-רפואי וחקר הסרטן בפקולטה למדעי החיים והמחלקה למדע והנדסה של חומרים בפקולטה להנדסה באוניברסיטת תל אביב. תוצאות המחקר התפרסמו בכתב העת היוקרתי בעולם: Nature.

במאמר סקירה על המחקר החדש, שפורסם לצדו ב-Nature, כתבה פרופ' סילביה מארצ'סן מאוניברסיטת טריאסטה שאף על פי שבני אדם מייצרים זכוכית זה אלפי שנים מחומרים פשוטים וזמינים, האנושות צריכה להמציא מחדש את הזכוכית בשל השקעת האנרגיה העצומה שנדרשת בתהליך הייצור. היא ציינה שפפטידים וחלבונים נחשבים לאלטרנטיבה בת קיימא למגוון רחב של חומרים כמו פלסטיק, אבל למרות מאמצים מחקריים רבים תכונותיהם עדיין נותרות חמקמקות. המחקר החדש, לדבריה, עשוי לשנות את שדה המחקר בזכות פיתוח היכולת לשלוט בארגון העצמי של פפטידים והבנת האינטראקציה שלהם עם מים.

תכונה נוספת של הזכוכית החדשה היא דביקות גבוהה. כך היא יכולה להדביק יחד זכוכיות מסוגים שונים ובד בבד היא יכולה לתקן בעצמה סדקים שנוצרים בה באמצעות הוספת לחות. כאשר זכוכית רגילה נסדקת, ניתן להתיך את החומר ואז להשיב אותו למצב המקורי, האחיד. בזכוכית החדשה, מספיק לשים אותה ליד מים, ובסביבה הלחה היא משיבה את עצמה למצבה האחיד שלפני הסדיקה, ללא השקעת אנרגיה. לדברי החוקרים, גם במצב של שבירה אפשר יהיה לחבר את השברים אלה לאלה על ידי הוספת מים, אם כי הצורה הסופית עשויה להיות שונה מזו המקורית.

"מדובר במערך תכונות שלא קיים בשום זכוכית בעולם, שהוא בעל פוטנציאל גדול במדע ובהנדסה, ואת כל זה קיבלנו מפפטיד – חתיכה קטנה של חלבון", אמר גזית.

בשלב זה הזכוכית לא מתאימה לשימוש תעשייתי ומסחרי, בין היתר מכיוון שבשל רגישותה ללחות תכונותיה משתנות בסביבה לא מבוקרת. מאותה סיבה אי אפשר להשתמש בה להכנת כוסות למשל לאחסון נוזלים או ליצירת חלונות. "זה נראה לנו משהו שיהיה אפשרי להתגבר עליו עם מחקר נוסף, אם כי קשה לדעת כמה זמן זה ייקח", אמרה פינקלשטיין-זוטא. "רק עכשיו גילינו את החומר הזה והוא מתנהג בצורה מאוד שונה מכל מה שהכרנו, כך שנדרשים עוד מחקר ופיתוח".