מעבדה מתקדמת בכימיה פיזיקלית

Preface First

This is a debugging block

Preface Second

This is a debugging block

Preface Third

This is a debugging block

תוכן

This is a debugging block

מעבדה מתקדמת בכימיה פיזיקלית

מעבדה זו מיועדת להוראת שיטות ניסיוניות מתקדמות בכימיה פיזיקלית בשנה ג', ומרביתה מתקיימת במעבדות המחקר של חוקרי בית הספר בציוד המשמש למחקר עכשווי. העבודה במעבדה מתקיימת בזוגות, כאשר כל זוג מבצע במהלך הסמסטר 3 ניסויים מתוך רשימת הניסויים המופיעה למטה.

 

האחראים האקדמיים של המעבדה הם:

פרופ' אורי צ'שנובסקי

פרופ' עוזי אבן

 

 

רשימת המדריכים במעבדה המתקדמת לכימיה פיזיקלית – סמ' ב' שנה"ל תשע"ז:

 

הניסוי

מדריך

דוא"ל

טל' פנימי

NMR

ענת חיימוביץ

anathaim@post.tau.ac.il

7002

STM/AFM

מוריאל צדקה

muriellla@gmail.com

5165

Laser

אניטה פיליפודי

anitap@mail.tau.ac.il

9597

Point Contact

ניב אבנר

avnerniv@mail.tau.ac.il

5115

Raman

דרור הרשקוביץ

drorh1@mail.tau.ac.il

7094

LB

בן גור לאה

leahpine@mail.tau.ac.il

5115

 

 

 

  1. שם הניסוי: (Nuclear magnetic resonance (NMR
    תהודה מגנטית  גרעינית

    תקציר: 
    כמשתמע מכך שמערך ה-NMR הינו חלק מהמעבדה המתקדמת בכימיה פיסיקלית, מערך זה נועד ללמד את הפן הפיסיקלי של ה-NMR. ניתן לומר שהמעבדה בנושא זה משלימה את הקורסים יסודות התהודה המגנטית ותהודה מגנטית גרעינית בכימיה ובביורפואה. שלא כמו במעבדות בכימיה אורגנית ובקורס יישום שיטות פיסיקליות בכימיה אורגנית, שם מתמקדים באנליזה של הספקטרה, כאן החומרים פשוטים ביותר וכפועל יוצא גם הספקטרה פשוטים ביותר וההתמקדות היא בעקרונות השיטות ולא ביישומן. כמו שאר המערכים במעבדה, גם כאן ישנם שלושה מפגשים שבנויים מן הקל אל הכבד – במפגש הראשון לומדים את הבסיס. למעשה, בסופו של המפגש הראשון מתקבל ספקטרום NMR חד מימדי פשוט. בשבוע השני לומדים ומבצעים מדידות רלקסציה והשבוע השלישי הוא שבוע חופשי בו נלמדים נושאים מתקדמים ב-NMR. הנושאים הספציפיים מתחלפים משנה לשנה ו/או ממדריך למדריך ויכולים להיות NMR דינמי, מעבר מגנטזציה, NMR דו ממדי, מדידות דיפוזיה או שלל ניסיונות מתקדמים אחרים.

     

  2. שם הניסוי: (Scanning Probe Microscopy (AFM/STM
    מיקרוסקופית גשש סורק

    תקציר:
    במעבדה זו נלמד את עקרונות הפעולה של מיקרוסקופ הכוח האטומי (AFM) ומיקרוסקופ מינהור סורק (STM). הניסוי מתבצע במעבדה של גיל מרקוביץ'.
    ה-AFM מאפשר סריקת פני השטח של דוגמא, ובהתבסס על הכוחות הפועלים בין המשטח והתקן הסריקה ניתן לקבל את טופוגרפיית פני השטח ברזולוציה אטומית.
    ה-STM מאפשר קבלת טופוגרפיית פני השטח בהתבסס על זרם המינהור העובר בין הטיפ לדוגמא.
    במהלך הניסויים נבצע באמצעות ה-AFM מדידות של דוגמאות מממחקר בתחום ה-Nanowires.

  3. שם הניסוי: Laser Spectroscopy
    ספקטרוסקופיית ליזר של מעברים מולקולריים

    תקציר:
    הניסוי (מתבצע במעבדת סרגי צ'סקיס) יחשוף את הסטודנטים לכלים ושיטות הנהוגים בספקטרוסקופיית ליזר מודרנית. העקרונות והנושאים שבהם עוסק הניסוי הם:

    1. עקרונות בסיסיים של פעולת הליזר

    2. סיבים אופטיים

    3. ספקטרוגרפים ומונוכרומטורים

    4. (Intracavity Laser Absorption Spectroscopy (ICLAS

    5. (Fiber Laser Intracavity Absorption Spectroscopy (FLICAS

  4. שם הניסוי: Point Contact and Molecular Junctions
    'פוינט קונטקט' וצמתים מולקולריים

    תקציר:
    בניסוי 'פוינט קונטקט' נתנסה בשיטות פבריקציה, איפיון ומדידה של צמתים מולקולריים. הניסוי נחלק לשלושה חלקים. בחלק הראשון נלמד על שיטת הפוטוליתוגרפיה המהווה את השיטה המרכזית לפבריקציה של התקנים מיקרוסקופיים בתעשיה ובכלל. חלק זה מתבצע כולו בחדר הנקי שבמרכז הננו. בחלק השני נכיר את שיטת האלקטרומגרציה להכנת צמתים מולקולריים וצמתים מסוג 'פוינט קונטקט'. חלק זה מתבצע במעבדה של יורם זלצר וכולל מדידות ואיפיון חשמלי של צמתים. בחלק השלישי והאחרון נלמד על מיקרוסקופ אלקטרונים סורק (SEM) ונאפיין באמצעותו דגמים שהכנו בשני השלבים הראשונים.

     

  5. שם הניסוי: Raman Spectroscopy
    ספקטרוסקופיית ראמאן

    תקציר:
    בניסוי תוצג שיטת מדידה אופטית המבוססת על אינטראקציית קרני אור עם רמות אנרגיה וויברציוניות של חומר בתהליך שנקרא פיזור ראמאן. במהלך הניסוי, המתבצע במעבדת אורי צ'שנובסקי, ילמדו הסטודנטים את העקרונות התאורטיים של השיטה  ויכירו לעומק את המערכת הניסיונית הבנויה ממיקרוסקופ ,מקור לייזר ,ספקטרוגרף וגלאים רגישים. הסטודנטים יאפיינו באמצעות המערכת חמרים שונים ביניהם שכבות אטומית בודדת של גרפן וננו-צינוריות פחמן. בנוסף הסטודנטים ינטרו טמפרטורה בהתקנים אלקטרונים תוך מדידת אכלוס רמות האנרגיה. המעבדה תקנה כלים חשובים למחקר ולתעשיה בתחום האופטיקה.

     

  6. שם הניסוי: Langmuir-Blodgett Films
    שכבות חד-מולקולאריות ואפיונן

    תקציר: בניסוי זה ניצור באמצעות מכשיר ה- LB שכבות לנגמיר חד-מולקולאריות, המורכבות ממולקולות אמפיפיליות (בעלות קצה הידרופילי ושייר הידרופובי). את השכבות הללו ניצור בשטח המגע שבין שתי הפאזות בניסוי- הפאזה הנוזלית (מים) והפאזה הגזית (אוויר) אשר הינן בעלות מידת הידרופיליות שונה. כאשר יפוזרו בריכוז נמוך מספיק, כתוצאה מאופי הקישור השונה בשני קצוות המולקולות, הן ילכדו בשטח המגע בין שתי הפאזות, כך שהקצה ההידרופילי שלהן ימצא בתוך הפאזה המימית והשרשרת ההידרופובית בפאזת האוויר. במכשיר ה LB  יתבצעו ניסיונות דחיסה דו-ממדיים של המולקולות הלכודות בין המים לאוויר וע"י מדידת איזותרמות הדחיסה יוסקו יילמדו מעברי פאזות בתוך השכבות.

     

 

ניסויים שלא יתקיימו בשנה"ל תשע"ז:

 

  1. שם הניסוי: (Time Correlated Single Photon Counting (TCSPC
    מדידת זמני דעיכה של פלואורסצנציה בפאזה מעובה באמצעות ספירת פוטונים

    תקציר: בניסוי זה (מתבצע במעבדת דן הופרט) אנו רואים שינוי משמעותי בתכונות כימיות באמצעות עירור מולקולה ממצב יסוד אלקטרוני למצב מעורר. השינוי שאנו רואים הינו שינוי בערך ה- pKa, כלומר שינוי במידת חומציות המולקולה. מולקולות בהם מתרחש אפקט שכזה נקראות פוטו-חומצות. בניסוי זה אנו נלמד על העקרונות של ספקטרוסקופיה אופטית, בדגש על ספקטרום בליעה אופטית ופלואורסצנציה. נלמד למדוד זמני דעיכה פלואורסצנטיים בשיטת (Time-correlated single photon counting (TCSPC . בניסיון אנו מקשרים את תוצאות המדידה בטכניקת TCSPC ובספקטרום הפלורסנציה לשינוי בערך ה- pKa של המולקולה 8-Hydroxypyrene-1,3,6-trisulfonic acid, שהיא פוטו חומצה נפוצה.


     
  2. שם הניסוי: X-ray Diffraction
    קריסטלוגרפיה בעקיפת קרני X

    תקציר: מטרת המעבדה היא לקבל ידע בסיסי בתחום הקריסטלוגרפיה המבנית הן מגביש אחיד והן מחומר גבישי בצורת אבקה. נכיר את תופעת העקיפה (diffraction) משריגים שונים ואת שימושה בקביעת תבנית המחזוריות בהם. נלמד על קריסטלוגרפיה כימית מודרנית, כימיה סופרמולקולרית, שיטות גיבוש, מערכים אורגנו-מתכתיים (MOFs), ופיתרון מבנה גבישי. 
    נתחיל מהכנה וגיבוש של מספר מערכים אורגנו-מתכתיים בשיטה סולבו-תרמית (solvothermal crystallization). הליגנדה איתה נעבוד הינה חומצה טרימסית (trimesic acid) עם מתכות מעבר שונות. נעבור לניסוי של עקיפת קרני לייזר משריג דו-מימדי, על-מנת להמחיש את תופעת עקיפת גלים אלקטרומגנטיים ואת יחסי הגומלין בין מרווחי השריג לבין אלו המתקבלים בתמונת העקיפה.
    נלמד על דיפרקציה מאבקות ומגבישים יחידים של NaCl, KCl ו- KBr ונחשב על-פי התוצאות את מימד תא היחידה האופייני לכל אחד מהחומרים הנבדקים . לבסוף נבצע איסוף נתונים קריסטלוגרפיים של אחד הגבישים שיתקבלו מגיבוש ונלמד על פיתרון ושיפור מבנה עד לרמה שמאפשרת פרסום. נכיר גם את מאגר הנתונים הקריסטלוגרפי: The Cambridge Structural Database ‏(CSD)

 

 

Postscript First

This is a debugging block

Postscript Second

This is a debugging block

Postscript Third

This is a debugging block

Postscript Fourth

This is a debugging block