חדשות

NEWS

מה מעניין אותך?

כל הנושאים
מוזיאון הטבע
אמנויות
מוח
הנדסה וטכנולוגיה
חברה
מדעים מדויקים
ניהול ומשפט
סביבה וטבע
רוח
רפואה ומדעי החיים
חיי הקמפוס
חוקרים.ות את החדשות

מחקר

19.07.2021
החומר החדשני שמגיב בכל פעם בצורה שונה לאותן הפעולות בדיוק

חוקרים מאוניברסיטת תל אביב פיתחו חומר חדשני שמגיב בשלל צורות ותבניות בכל פעם שמופעלים עליו מאמצים חיצוניים

  • הנדסה וטכנולוגיה

לרוב, נהוג לאפיין תכונות מכניות של חומר על ידי הפעלת מאמצי לחיצה ומשיכה על קצותיו. חומרים פשוטים, המוכרים לנו מחיי היומיום, נוטים להגיב באותה הצורה עבור עומס חיצוני נתון.

 

ד"ר קארל מריגן, פוסט-דוקטורנט בקבוצתו של פרופ' יאיר שוקף מבית הספר להנדסה מכנית באוניברסיטת תל אביב, מציע מטא-חומר חדשני ששובר את התבנית הזו. במחקרם, שפורסם לאחרונה בכתב העת Physical Review Research, מציעים מריגן ושוקף חומר העשוי מרכיבים בעלי תכונות מכניות שונות: שילובם לכדי סריג מחזורי מניב חומר המסוגל להראות תגובות מכניות שונות ומגוונות, בתגובה לאותו הדרבון בדיוק.

 

חומרים שזוכרים את ההיסטוריה

לדברי מריגן ושוקף, מטא-חומר זה, שדומה לקרח, "עשוי להוות צעד נוסף בדרך לפיתוח חומרים חדשניים שזוכרים את ההיסטוריה של המאמצים המחזוריים הקודמים שהופעלו עליהם".

 

מטא-חומר הוא מבנה מלאכותי שמורכב מצורה שחוזרת על עצמה, בדומה לחומר טבעי שמורכב מאטומים שמסודרים בצורה מחזורית בגביש. סידור הנדסי מסוים של תאי היחידה החוזרים על עצמם במטא-חומר מעניק לחומר תכונות ייחודיות שאינן קיימות בחומר הטבעי. רק לאחרונה גילו חוקרים מאוניברסיטת תל אביב, בהם פרופ' שוקף עצמו, מטא-חומר חדש אשר שובר את מגבלות החוק השלישי של ניוטון.

 

סריגים וגבישים מחזוריים בטבע מחולקים לעצמים בסיסיים הנקראים תאי יחידה, ממש כפי שגוף האדם מחולק לתאים. לכל תא יחידה במטא-חומר זה יש שני עיוותים אפשריים הממזערים את האנרגיה המכנית. עקב כך, אזורים שונים בחומר יכולים להימצא באחד משני מצבים יציבים מכנית, בדומה לאזורים עם קיטובים הפוכים במגנט.

 

גמישות ופוטנציאל לתכנות

דפוס הדרבון בקצות החומר מביא לבחירה של מופע מכני מועדף על פני מקטע מסוים. מאחר שכל אזור יכול להימצא במופע אחר, ניתן כך לכוון את הצורה של החלוקה הפנימית למופעים. החלוקה הפנימית הזו היא שמאפשרת עושר עצום של דפוסי תגובה, והמערכת יכולה להיקלע למצבים עמידים שונים כאשר הכוח החיצוני המופעל על הקצוות משתנה בצורה מחזורית בזמן.

 

כך, למערכת גמישות רבה ופוטנציאל לתכנות: ניתן לכוון את התגובות על ידי שינוי המספר והפילוג של מקטעי הלחיצה על שפת החומר, ניתן ללחוץ על מערכות בצורות שונות ועם סימטריות שונות, וניתן ללחוץ על מקטעים שונים במופעים שונים ובעוצמות שונות.

 

"אנו מאוד שמחים ונרגשים מהתוצאות", אומר פרופ' שוקף, "ומקווים כי זו רק תחנת ביניים לקראת פריצות דרך משמעותיות עוד יותר בתחום המטא-חומרים, שהוא מדע עולה ופורח".

מחקר

14.07.2021
מחקר חדש מצא הבדלים בין גברים לנשים ברמת הנוגדנים לקורונה

עוד עולה מהמחקר כי לצעירים יש ריכוז נוגדנים גבוה יותר ולאורך זמן לעומת מחוסנים מבוגרים

  • רפואה ומדעי החיים

במחקר משותף של אוניברסיטת תל אביב והמרכז הרפואי שמיר (אסף הרופא) החוקרים בדקו את רמת הנוגדנים במעל ל-26 אלף דגימות של מחלימים, מחוסנים ולא מחוסנים מקוביד-19. התוצאות הסרולוגיות מראות שרמת הנוגדנים משתנה בהתאם לקבוצת גיל, מגדר, סימפטומים וזמן אחרי חיסון.

 

לרוב בקרב צעירים ריכוז גבוה של נוגדנים הוא תוצאה של תגובה חיסונית חזקה ואצל מבוגרים זה דווקא סימן לתגובת-יתר של מערכת החיסון ומשויכת למקרי מחלה קשים יותר.

 

את המחקר ערכו הצוותים של פרופ' נועם שומרון, ראש מעבדת מחקר בגנומיקה חישובית בפקולטה לרפואה ע"ש סאקלר באוניברסיטת תל אביב, וד"ר עדינה בר חיים, מהמרכז הרפואי שמיר. אספה את הנתונים ד"ר רמזיה אבו חאמד מבית החולים אסף הרופא, ואת האנליזה ביצע גיא שפירא – דוקטורנט במעבדה של פרופ' שומרון.

 

הממצאים העיקריים מראים שהתגובה החיסונית של מחוסנים בשתי מנות חיסון, חזקה בהרבה מהתגובה של המחלימים. כלומר, ריכוז הנוגדנים בדם גבוה משמעותית אצל המחוסנים לעומת ריכוז הנוגדנים בדם אצל המחלימים, כמעט פי 4.

 

יש הבדל בין נשים לגברים מחוסנים, בריכוז הנוגדנים בדם ביחס לגיל ומגדר. אצל נשים, ריכוז הנוגדנים מתחיל לעלות מגיל 51 ומעלה, והוא גבוה יותר יחסית לריכוז הנוגדנים אצל גברים בגילאים אלו. יתכן ותופעה זו קשורה לירידה בהורמון האסטרוגן, הנצפית באזור גיל זה ומשפיעה על מערכת החיסון. אצל גברים, רואים עליה בריכוז הנוגדנים בגיל מוקדם יותר לעומת הנשים, החל מגיל 35. יתכן וזה קשור לשינויים ברמות ההורמון הגברי – טסטוסטרון והשפעתו על מערכת החיסון.

 

באופן כללי, לצעירים יש ריכוז נוגדנים גבוה יותר ולאורך זמן לעומת מחוסנים מבוגרים. יש ירידה של עשרות אחוזים לאורך הזמן בין הגילאים הצעירים לגילאים המאוד מבוגרים.

 

לסיכום, צריך מחקרים נוספים על מנת להבין לעומק את תגובת מערכת החיסון לקוביד-19, להחלמה ולחיסונים. החוקרים מקווים כי יוכלו בעתיד לספק מדד לגבי חוזק החיסון בהתאמה לגיל, מגדר וסימפטומים.

 

מחקר

07.07.2021
פיצוץ אדיר בחלל פתר תעלומה בת אלף שנה

כוכב שסיים את חייו בגלקסיה רחוקה והתפוצץ בעוצמה רבה פתר תעלומה אסטרונומית מהמאה ה-11

 

  • מדעים מדויקים

מחקר חדש בהשתתפות חוקר מאוניברסיטת תל אביב גילה סופרנובה מסוג חדש - סופרנובת לכידת אלקטרונים (Electron Capture Supernova). סופרנובות מסוג זה נחזו באופן תיאורטי לפני כ-40 שנה, אך עד כה לא נצפה מקרה משכנע של אחת כזו ביקום. התגלית גם שופכת אור על תעלומת סופרנובה משנת 1054, שנצפתה על ידי אסטרונומים מהתקופה ושרידיה מופיעים כיום כערפילית העקרב.

 

פיצוצים  במרחק 31 מיליון שנות אור

מהי סופרנובה? זהו פיצוץ של כוכב, שמתרחש בעקבות הפרת האיזון שקיים בכוכבים במהלך חייהם בין שני כוחות מנוגדים. כוח המשיכה מנסה לכווץ כל כוכב. השמש שלנו, למשל, מחזיקה מעמד נגד כיווץ כזה בזכות קיומה של בעירה גרעינית בליבה שלה, אשר מייצרת לחץ שמתנגד לכוח המשיכה. כל עוד יש בעירה גרעינית, כוח המשיכה לא יצליח לגרום לכוכב לקרוס. אולם, בסופו של דבר, הבעירה הגרעינית מסתיימת, ממש כמו שהדלק ברכב אוזל, והכוכב קורס. עבור כוכבים כמו השמש, הליבה שקרסה נקראת ננס לבן, שהיא ליבה דחוסה שנותרת כאשר כוכב הכבד עד פי 8 מהשמש מסיים את חייו. החומר הוא כה דחוס, עד שכוחות קוונטיים בין האלקטרונים מונעים קריסה נוספת שלו.

 

סופרנובות לכידת אלקטרונים נוצרות מהפיצוצים של כוכבים הכבדים פי 8-9 מהשמש. עבור כוכבים כאלה, הכוחות הקוונטיים לא מספיקים לעצור את הדחיסה, והליבה ממשיכה לקרוס עד היווצרותם של כוכב נויטרונים או חור שחור, בתהליך שמלווה בליווי פיצוץ ענק.

 

במהלך העשורים האחרונים, אסטרופיזיקאים גיבשו תחזיות לאופן שבו אמור להראות פיצוץ שנוצר כתוצאה מלכידת אלקטרונים בליבת כוכב שקורס. הכוכב אמור לאבד חומר בעל הרכב כימי מסוים בשנים שלפני קריסתו, והפיצוץ עצמו אמור להיות חלש יחסית, לייצר מעט נשורת גרעינית, ולפזר יסודות עתירי נויטרונים.

 

במחקר חדש בהשתתפותו של ד"ר יאיר הרכבי מהפקולטה למדעים מדויקים ע"ש סאקלר, מוצגת הסופרנובה SN2018zd, שהתגלתה בשנת 2018 על ידי האסטרונום החובב קואיצ׳י איטאגאקי מיפן. לסופרנובה הזו, הממוקמת בגלקסיה NGC 2146, יש בדיוק את כל התכונות המצופות מסופרנובת לכידת אלקטרונים, אשר לא נצפו עד כה באף סופרנובה אחרת. כמו כן, מאחר שסופרנובה זו קרובה אלינו יחסית - רק כ-31 מיליון שנות אור מאיתנו - הצליחו החוקרים לזהות את הכוכב כפי שנראה לפני הפיצוץ, בתמונות ארכיון שצולמו ע״י טלסקופ החלל האבל. המחקר התפרסם בכתב העת היוקרתי Nature Astronomy.

 

כך תזהו סופרנובת לכידת אלקטרונים

בעוד סופרנובות אחרות שהתגלו בעבר הציגו רק חלק מהתכונות המצופות מסופרנובת לכידת אלקטרונים, SN2018zd מציגה את כל שש התכונות המתאימות:

  • כוכב בתחום המסות המתאים בטרם הפיצוץ
  • איבוד חומר לפני הפיצוץ
  • הרכב כימי מיוחד
  • פיצוץ חלש יחסית
  • פיזור של נשורת גרעינית מועטה
  • פיזור של יסודות עתירי נויטרונים

 

"בהתחלה תהינו מהי הסופרנובה המוזרה הזו", אומר דאיצ׳י היראמטסו מאוניברסיטת סנטה ברברה בקליפורניה, שהוביל את המחקר. ״לאט לאט הבנו שאפשר להסביר את כל התכונות של הסופרנובות באמצעות תרחיש לכידת האלקטרונים״.

 

שופכים אור על סופרנובת "ערפילית העקרב"

התגלית שופכת אור גם על אחת הסופרנובות המפורסמות ביותר מהעבר. בשנת 1054, התפוצץ כוכב בגלקסיה שלנו, גלקסיית שביל החלב. לפי רישומים סיניים מאותה התקופה, הפיצוץ היה כה בהיר עד כי נראה במשך היום, ובלילה הטיל צל. השאריות של אותה סופרנובה, הקרויות כיום "ערפילית העקרב", נחקרו לעומק ונמצאו כבעלות הרכב לא שגרתי. ההשערה הייתה כי אותה סופרנובה נבעה מלכידת אלקטרונים, אך מכיוון שהיא התרחשה לפני קרוב ל-1000 שנה, לא ניתן היה להוכיח זאת. כעת, עם הגילוי של SN2018zd, מתחזקת ההשערה שגם הסופרנובה של שנת 1054 אכן הייתה מסוג לכידת אלקטרונים.

 

"זה מדהים שבאמצעות כלים מודרניים אנחנו שופכים אור גם על אירועים היסטוריים ביקום", אומר ד"ר הרכבי. "כיום, עם טלסקופים רובוטיים שסורקים את השמים ביעילות חסרת תקדים, אנחנו יכולים לגלות עוד ועוד תופעות נדירות אך קריטיות להבנת חוקי הטבע, מבלי שנצטרך לחכות עוד 1000 שנה בין אירוע אחד לשני".

 

ד"ר הרכבי הוא חבר בפרויקט הסופרנובה העולמי ועושה שימוש ברשת הטלסקופים לאס קומברס, כדי לחקור תופעות משתנות ונדירות כמו סופרנובות, מיזוגי כוכבי נויטרונים, וקריעה של כוכבים על ידי חורים שחורים.

 

ד"ר יאיר הרכבי (צילום: ישראל הדרי)

מחקר

06.07.2021
מגע הקסם: החיישן שמשקם את יכולת החישה

טכנולוגיה ראשונה מסוגה משחזרת את תחושת המגע בעצבים שנפגעו בעקבות קטיעה או פציעה

 

  • הנדסה וטכנולוגיה

בשנים האחרונות תחום הנוירו-תותבים מבטיח לשפר את חייהם של אלה שאיבדו את התחושה על ידי השתלת חיישנים במקום העצבים הפגועים. אלא שלטכנולוגיה הקיימת מספר חסרונות משמעותיים, כמו ייצור ושימוש מורכבים וכן צורך במקור כוח חיצוני כמו סוללה. כעת, חוקרים מאוניברסיטת תל אביב השתמשו בטכנולוגיה חדישה בשם ננו-גנרטור טריבו-אלקטרי (Nanogenerator triboelectric או TENG), כדי להנדס ולבדוק על חיות מודל חיישן זעיר שמחזיר את התחושה באמצעות זרם חשמלי, שמגיע ישירות מעצב בריא וללא צורך בהשתלה מורכבת או בהטענה.

 

הטכנולוגיה שנוסתה על חיות מודל בהצלחה רבה כוללת חיישן זעיר שמושתל בעצב של האיבר הפגוע, למשל באצבע, והוא מחובר ישירות לעצב תקין, ובכל פעם שהאיבר נוגע בחפץ אחר, החיישן מופעל ומעביר זרם חשמלי לעצב הבריא, פעולה אשר משחזרת את תחושת המגע. החוקרים מדגישים כי מדובר בטכנולוגיה "בריאה" שמותאמת לגוף האדם וניתן להשתיל אותה בכל מקום בגוף.

 

הטכנולוגיה פותחה בהובלת צוות מומחים מאוניברסיטת תל אביב: ד"ר בן מעוז, יפתח שלומי, שי דיולד וד"ר יעל ליכטמן-ברדוגו מהמחלקה להנדסה ביו-רפואית, ובשיתוף קשת תדמור מבית הספר סגול למדעי המוח וד"ר עמיר ערמי מהפקולטה לרפואה ע"ש סאקלר ומהיחידה למיקרוכירורגיה במחלקה לכירורגיה של היד, המרכז הרפואי שיבא. המחקר התפרסם בכתב העת היוקרתי ACS NANO.

 

החוקרים מספרים כי הפרויקט הייחודי התחיל בפגישה בין שני חברים מאוניברסיטת תל אביב: ד"ר עמיר ערמי מהפקולטה לרפואה ומיחידת המיקרו-כירורגיה בשיבא וד"ר בן מעוז מהמחלקה להנדסה ביו-רפואית ובית ספר סגול למדעי המוח. "דיברנו על האתגרים בעבודות שלנו", מספר ד"ר מעוז, "וד"ר ערמי שיתף אותי בקושי שהוא חווה בטיפול באנשים שמאבדים את יכולת החישה באיבר זה או אחר כתוצאה מפציעה. צריך להבין שמדובר בקשת רחבה מאוד של פציעות, החל מפציעות קלות – לדוגמה, מישהו חותך סלט ונחתך מהסכין – ועד לפציעות קשות מאוד. גם אם ניתן לאחות את הפצע ולתפור את העצב הפגוע, במקרים רבים התחושה נותרת פגועה. החלטנו להתמודד יחד עם האתגר הזה ולמצוא פתרון שיחזיר לפגועים את יכולת החישה".

 

החיישן פועל על כוח החיכוך

במסגרת הפיתוח הטכנולוגי החוקרים יצרו חיישן שניתן להשתיל אותו על עצב פגום מתחת לקצה של האצבע, והוא מחזיר למושתל חלק מיכולת החישה באצבע. הפיתוח הייחודי אינו מצריך שימוש במקור מתח חיצוני כגון חשמל או סוללות. החוקרים מסבירים כי החיישן פועל למעשה על כוח החיכוך: בכל פעם שהמכשיר מרגיש חיכוך, הוא נטען לבד.

 

מדובר בשני לוחות זעירים בגודל של פחות מחצי ס"מ על חצי ס"מ. כשהלוחות האלה באים במגע אחד עם השני, הם משחררים מטען חשמלי שמועבר לעצב הבריא. באופן הזה, כשהאצבע הפגועה נוגעת במשהו, הנגיעה משחררת מתח בהתאם ללחץ שהופעל על המכשיר – מתח חלש למגע חלש ומתח חזק למגע חזק – ממש כמו חישה רגילה.

 

לטענת החוקרים ניתן להשתיל את המכשיר בכל מקום בגוף שבו יש צורך בשחזור תחושה למגע, והוא עוקף למעשה את אברי החישה הפגועים. כמו כן, החומר שממנו עשוי המכשיר הוא ידידותי לגוף האדם, הוא לא דורש תחזוקה, ההשתלה פשוטה והמכשיר עצמו אינו נראה מבחוץ.

 

לדבריו של ד"ר מעוז, לאחר שבדקו את החיישן החדש במעבדה (יותר מחצי מיליון הקשות אצבע עם המכשיר), החוקרים השתילו אותו בכפות רגליהם של חיות מודל. החיות הלכו כרגיל, מבלי לחוות כל פגיעה בעצבים המוטוריים, ובבדיקות הוכח כי החיישן איפשר להן להגיב לגירויים סנסוריים. "בדקנו את הפיתוח שלנו על חיות מודל, והתוצאות היו מעודדות מאוד", מסכם ד"ר מעוז. "בשלב הבא נרצה לבחון את המשתל על מודלים גדולים יותר, ובהמשך – להשתיל את החיישנים שלנו גם באצבעותיהם של בני אדם שאיבדו את יכולת החישה. היכולת הזו עשויה לשפר באופן משמעותי את התפקוד ואת איכות החיים, וחשוב מכך: להגן עלינו מפני סכנה. אנשים שלא יכולים להרגיש מגע גם לא יכולים להרגיש שהאצבע שלהם נמחצת, נשרפת או קופאת".

 

 

אוניברסיטת תל אביב עושה כל מאמץ לכבד זכויות יוצרים. אם בבעלותך זכויות יוצרים בתכנים שנמצאים פה ו/או השימוש שנעשה בתכנים אלה לדעתך מפר זכויות
שנעשה בתכנים אלה לדעתך מפר זכויות נא לפנות בהקדם לכתובת שכאן >>