נחזור לאנלוגיה. כעת ישנם שני חדרים. בראשון כמות מסוימת של כיסאות והמוני אנשים ובשני המצב הפוך. התנהגות האנשים מוכתבת על ידי שני אינסטינקטים - "מיזנתרופיה" (הגורמת לרצון למצוא מקום נפרד, כלומר לבצע דיפוזיה) ו"אהבת מולדת" (הגורמת לרצון לחזור לביתו, כלומר השדה החשמלי הנוצר). ראשית, האנשים מנסים למצוא מקום נפרד ומבצעים דיפוזיה לחדר השני ובאותו אופן, הכיסאות הריקים שגם שונאים את בני מינם, מבצעים דיפוזיה לחדר הראשון. כעבור כמה זמן, כאשר הצפיפות משתנה אהבת המולדת משפיעה יותר, כך אנשים וכיסאות חוזרים לחדרם. תנועתם מאוזנת, כלומר כמות ההולכים והשבים זהה, ונוצר מצב של שיווי משקל. חשוב לציין שאנלוגיה זו מוגבלת ומתארת רק את מה שרואה מתבונן מהצד ולא את הגורמים לכך (כוחות משיכה חשמליים).
התנהגות הצומת נהית מעניינת ומועילה יותר כאשר מפעילים עליו מתח חיצוני ומנסים להעביר דרכו זרם חשמלי בכיוונים שונים. מתח בכיוון אחד ידחוף נושאי מטען כלפי הצומת ויקל על מעבר הזרם, פעולה זו נקראת הפעלת מתח קדמי. אם נפעיל מתח בכיוון המנוגד, נושאי המטען יתקשו עוד יותר לחצות את הצומת (משום שהם נמשכים ממנו על ידי השדה החשמלי המופעל) ולא יזרום זרם בכיוון זה. בהמשך לאנלוגיה ניתן לומר כי שינוי המתח מחזק או מחליש את מידת ההשפעה של אהבת המולדת על נושאי המטען. בממתח קדמי, נושאי המטען ימשכו יותר לצד השני ויעבור זרם, התנגדות הצומת תשתנה עם השינוי במתח. בממתח אחורי, נושאי המטען לא יעברו לצד השני וכך לא יהיה זרם. כלומר הצומת מעביר זרם לכיוון אחד בלבד. דרך ההתנהגות זו של הצומת מאפשרת את בניית הדיודה והטרנזיסטור.
חשוב להבין שהמתח החיצוני המופעל על הצומת בממתח קדמי רק "עוזר" ליותר נושאי מטען לחצות את הצומת, והזרם הוא הזרם שנוצר רק על ידי דיפוזיה. ככל שהממתח החיצוני יותר גדול (קדמי), יותר נושאי מטען מצליחים לחצות את הצומת, לכן הפרש הפוטנציאלים יותר גדול ולכן זרם הדיפוזיה יותר גדול (הזרם דרך הדיודה).
עירורי אנרגיה.
דרך אחרת לגרום לחומר להוליך חשמל היא לבצע עירור אנרגיה חיצוני. לדוגמה על ידי העלאת הטמפרטורה (שנותנת לאלקטרונים יותר אנרגיה תרמית) או על ידי הארה (בליעת פוטונים מספקת לאלקטרונים מספיק אנרגיה לפרוץ מהקשר הכימי). כאשר אלקטרון משתחרר "נוצר" גם חור, שלא כמו במקרה של זיהום בו נוסף רק נושא מטען אחד.
רגישות זו לשינויים חיצוניים משמשת לגילוי העירור עצמו ולא כדי להקנות לחומר תכונות כלשהן. ניתן לבנות גלאי אור פשוט על ידי פיסת חומר מתאימה, להפעיל מתח חשמלי בין הדקיה ולמדוד את הזרם החשמלי הזורם דרכה, כאשר יפגע אור בלוח, ההולכה החשמלית שלו תשתפר והזרם יגדל. רכיב זה נקרא פוטורזיסטור ומשמש למגוון יישומים בהן נדרשת מדידה של עוצמת אור, כגון מצלמות דיגיטליות, אמצעים לראיית לילה וטלסקופים. באופן דומה קיימים חיישנים הרגישים לטמפרטורה.
שימוש חשוב נוסף למוליך למחצה הוא הלוחות הסולריים, ההופכים את אנרגיית הפוטונים הנבלעים בחומר לאנרגיה חשמלית.
ייצור חומרים מוליכים למחצה.
ייצורם של חומרים מוליכים למחצה, בעלי תכונות חשמליות אחידות וצפויות, היא משימה קשה משתי סיבות עיקריות:
שימושים נוכחיים ועתידיים.
התכונות המיוחדות של חומרים מוליכים למחצה איפשרו התקדמות אדירה בתחום המיקרואלקטרוניקה. בפרט, נוצרו התקנים חדשים כדוגמת הטרנזיסטור והדיודות אשר החליפו את שפופרות הריק ואפשרו התפתחות טכנולוגית חסרת תקדים ואת תחילת העידן הדיגיטלי. נוצרו גלאי אור חדשים, לדוגמה גלאים בתחום האור הנראה המשמשים למצלמות דיגיטליות וכן גלאים בתחום התת אדום המשמשים לראיית לילה.
ישנו ניסיון למצוא חומרים חדשים בעלי תכונות משופרות החל מחומרים מורכבים וכלה בניסיונות למצוא ולנצל חומרים ביולוגיים המציגים התנהגות של חומרים מוליכים למחצה (כדוגמת המלנין). חוקרים רבים, ביניהם פיזיקאים, כימאים ומהנדסי חשמל שוקדים על פיתוח התקנים חדשים ועל לימודם לעומק של הקיימים. כמו כן קיימים ניסיונות לשפר את תהליכי הייצור במיקרואלקטרוניקה שיאפשרו ליצור התקנים קטנים יותר ופרוסות סיליקון טהורות וגדולות יותר.
חצבת
חצבת (בלטינית: Morbilli) היא מחלה נפוצה הנגרמת על ידי נגיף מסוג מורביליווירוס התוקף את המערכת החיסונית. חצבת היא אחת המחלות הזיהומיות השכיחות בעולם, גם כיום, עם הימצאו של חיסון יעיל נגד המחלה. חצבת נחשבת למחלה הנגיפית המידבקת ביותר, כאשר בחשיפה אליה הסיכון להידבק הוא 90%.
דיווחים ראשונים על חצבת מתועדים עוד משנת 700 לספירה. ההסבר המדעי הראשון של המחלה והבחנתה מאבעבועות שחורות מיוחס לרופא הפרסי אל-ראזי (860–932), אשר פרסם את הספר "אבעבועות שחורות וחצבת". בשנת 1954 בודד ג'ון פרנקלין אנדרס את הנגיף המחולל את המחלה.
בשנת 1963 אושר לשימוש חיסון מורשה למניעת המחלה. יעילות החיסון אחרי מנה אחת היא 93%, ולאחר שתי מנות היעילות היא 97%.
אטימולוגיה.
מקור המילה העברית "חצבת" הוא במילה הערבית המציינת מחלה עם פריחה - חַצְבַּה.
השם Rubeola בלועזית נגזר מהמילה הלטינית rubeus, שפירושה "אדמדם". הצבע מציין את צבע הפריחה.
המחלה.
מהלך המחלה.
תקופת הדגירה (הזמן בין ההידבקות במחלה ועד פרוץ הסימנים לה) נמשכת כ־7 עד 18 ימים, כאשר הזמן השכיח הוא 10–12 ימים. לאחר תקופת הדגירה מופיעים חום לא גבוה וסימני הצטננות, כגון נזלת, דלקת הלחמית, כאבי גרון ואודם בעיניים. כן מופיעים כתמים ברירית הפה, בצד הפנימי של הלחי, הנקראים כתמי קופליק, על שם רופא ילדים אמריקני שתיאר אותם לראשונה. כתמים אלו הם נקודה לבנה שיש מסביבה הילה אדומה. לאחר 4–5 ימים מופיע חום גבוה ופריחה על העור, הטיפוסית למחלה: כתמים אדומים עם מרכז בהיר על העור וברירית הפה. הפריחה נמשכת כארבעה ימים, וכל אותה תקופה סובל החולה משיעול, מנזלת, מכאב ראש, מחום ומהרגשה כללית רעה. לאחר מכן הפריחה מחווירה ונעלמת.
בכ־30% מהחולים מופיעים סיבוכים. סיבוכי החצבת הם דלקת ריאות ודלקת המוח, ולכן ממליצים על שכיבה במיטה וביקורת רפואית במשך כל תקופת המחלה. דלקת המוח מחצבת עלולה להוביל למוות או במקרים קלים יותר לחירשות, פיגור או פרכוסים. אחד מסיבוכי החצבת הוא דלקת טרשתית תת-חריפה של כלל המוח, המופיעה לעיתים שנים לאחר שהילד חלה בחצבת, שנגרמת על ידי נגיף מוטנטי של החצבת אשר נשאר חביוני במערכת העצבים. הנגיף גורם בהדרגה לפגיעה בלתי הפיכה במוח ולמוות. בעבר סיבוך זה נחשב לנדיר ביותר (1 למיליון) אולם מחקר שנעשה בקליפורניה ופורסם בשנת 2017 הראה שהשכיחות של הסיבוך בתינוקות שנדבקו עד גיל שנה הוא 1 ל-609 נדבקים, ובילדים שנדבקו עד גיל 5 הסיכון הוא 1 ל-1,367.
פגיעה במערכת החיסונית.
סיבוך אפשרי של החצבת בחולים רבים הוא מחיקת הזיכרון החיסוני של החולה. תופעה זאת זוהתה כבר בסוף המאה ה-19, בקרב חולי שחפת שהיו בתקופת רמיסיה, ובעקבות הידבקות בחצבת שבו לסבול מתסמיני השחפת במלוא העוצמה. תופעה דומה זוהתה בקרב חולי עגבת. בכך חצבת הייתה המחלה הראשונה שנודעה כמוחקת את הזיכרון החיסוני. בקרב חולים במחלת כליות אוטואימונית נמצא שהמחלה נעלמה בעקבות הידבקות בחצבת, ועל כן היו רופאים שטיפלו במחלות כליות כאלו על ידי הדבקה בחצבת. עיקר הפגיעה של החצבת, שאחראי גם לחלק נכבד מאירועי המוות מחצבת נובעת מפגיעת החצבת בעמידות הריאות והמעיים שמביאות להידבקות בדלקת ריאות או בשלשול.
לממצאים מתחילת שנות האלפיים נמצאו גם תימוכין מאוחרים יותר. בשנת 2019 למשל, פורסם מחקר הולנדי שבדק ילדים קטינים שלא חוסנו נגד חצבת חודשיים לפני שנדבקו במחלה וחודשיים לאחר מכן. הבדיקה הראתה כי לאחר שחלו בחצבת, הקטינים איבדו בין 11-70% מהנוגדנים השונים שהיו מצויים בגופם לפני המחלה. במחקר היו שתי קבוצות ביקורת נוספות של ילדים שנדבקו בחצבת אך חוסנו נגדה מבעוד מועד, ושל ילדים שלא חוסנו בחצבת וגם לא נדבקו בה.
הפגיעה בזיכרון החיסוני נובעת מדלקת מוגברת בתאים וברקמה של מערכת הלימפה.
אפידמיולוגיה.
בשנת 1980, לפני הכנסת החיסון נגד חצבת, המחלה הייתה אחראית לתמותה עולמית של 2.6 מיליון אנשים בשנה. גם כיום מדובר בגורם משמעותי למות לילדים בעולם (1.3% מתמותת ילדים עד גיל חמש). על פי הערכת ארגון הבריאות העולמי בשנת 2010 מתו 139,300 אנשים מחצבת, רובם ילדים מתחת לגיל 5. בעקבות הכנסת החיסון ירדה התמותה העולמית מחצבת ב-74% בין השנים 2000 ל–2010.
בעקבות החיסון ההמוני נגד החצבת, המחלה הפכה לנפוצה הרבה פחות. עם זאת, ישנן התפרצויות של המחלה שמתרחשות בעיקר בשל שיעורי התחסנות נמוכים.
ירידה בכיסוי החיסוני עלולה להביא לחזרה של המחלה ולפגיעה בעיקר בלא-מחוסנים, בתינוקות, בקשישים ובבעלי מערכת חיסונית חלשה.
היסטוריה.