אלי ג'רבי

(א) מבנה עקרוני של מקדחת מיקרוגל (ב) נקודה חמה מותכת על ידה בלוח זכוכית, במבט צד (ג) קדח בקוטר כ־3 מ"מ שנוצר על ידי מקדחת מיקרוגל בלוח זכוכית
אליהו (אלי) ג'רבי (נולד ב־22 ביוני 1957) הוא פרופסור מן המניין בפקולטה להנדסה ע"ש איבי ואלדר פליישמן באוניברסיטת תל אביב. עבודותיו עוסקות בחקר אינטראקציות שונות בין קרינה אלקטרומגנטית לבין חומרים במצבי צבירה שונים, ובפיתוח שימושים עבורן בתחומי המיקרוגל והחומרים.

== ביוגרפיה ==
ג'רבי סיים בשנת 1979 לימודי תואר ראשון ושני בהנדסת חשמל באוניברסיטת תל אביב. בשנת 1988 השלים תואר שלישי באלקטרוניקה פיזיקלית, בנושא תאוריה ליניארית תלת־ממדית של לייזר אלקטרונים חופשיים (FEL).<ref name=":3" /> הוא זכה במלגות בתר־דוקטורט של תוכנית פולברייט ושל קרן רוטשילד, ושימש עמית מחקר במעבדתו של פרופ' ג'ורג' בקפי במכון הטכנולוגי של מסצ'וסטס (MIT).<ref name=":4" />

== מחקר ==
העבודות של פרופ' ג'רבי וצוותו עוסקות בחקר אינטראקציות בין גלים א"מ לחומרים במצבי צבירה שונים, ובפרט בין קרינת מיקרוגל למוצקים בתהליכי התכה, אבקות ופלזמה (גז מיונן), ובפיתוח שימושים לתופעות אלו.

=== חקר התקני קרינה אלקטרומגנטית מאלומות אלקטרונים ===
מחקריו המוקדמים עסקו בעירור קרינה א"מ באמצעות אלומות אלקטרונים בריק, במנגנוני הגבר של גל מהיר (Fast-wave interactions) כגון מייזר תהודת־ציקלוטרון (ג'ירוטרון) ו־FEL.<ref name=":3"></ref><ref name=":4"></ref> בהמשך הוא שילב אינטראקציות אלו באופן סינרגי עם מנגנוני גל־איטי במבנים מחזוריים (periodic structures) בממדים שונים (מבנים אלו מוכרים כיום בכינוי מטא־חומרים).<ref></ref><ref></ref><ref></ref> במחקר זה הודגם לראשונה התקן FEL הפועל במתח נמוך ובהתאם לכך בתחום ה־UHF (באורך גל של כמטר אחד, הארוך ביותר שהושג בהתקן מסוג זה) וכן הוצגו חידושים נוספים (כגון יישום של קתודה פרו־אלקטרית להפקת אלומות אלקטרונים עבור התקנים אלו, מערכי ג'ירוטרון דו־ממדי ותלת־ממדי, לייזר פחמן דו־חמצני בעירור מיקרוגל, חימום מיקרוגל טרנזיסטורי, ועוד).<ref></ref>

=== חימום מיקרוגל מקומי מכוון לטמפרטורות גבוהות ===
מחקריו הבאים של ג'רבי וצוותו עסקו באפקט של יצירת נקודה חמה (Hotspot) באמצעות קרינת מיקרוגל מכוונת (Localized microwave-heating, LMH),<ref name=":0"></ref> ובניתוח עיוני של תופעה זו.<ref name=":5"></ref> ניסויי LMH שנערכו במעבדתו על מוצקים שונים (כגון חומרים קרמיים, בטון, זכוכית, סיליקון, וכיוצא בזה) ומודלים שלהם הראו שניתן לקבל חימום מיקרוגל מקומי מואץ, עד כדי התכה, אידוי ופליטת פלזמה.<ref name=":0" /><ref name=":5" />

בתוך שניות ספורות של הקרנה בתהליך LMH (בהספק של כ־100 ואט), הטמפרטורה נוסקת אל מעל 1,000 מעלות צלזיוס בנקודה החמה, שקוטרה כ־2 מ"מ (קטן בשני סדרי גודל מאורך הגל, כ־12 ס"מ). ממצא זה מפר לכאורה את מגבלת הדיפרקציה, אך הוא מוסבר בתלות של תכונות החומר בטמפרטורה, כך שחימום לא אחיד מלכתחילה גורם לכך שהאזור החם נוטה להתחמם יותר ולהתקרר פחות מסביבתו. תופעה זו של חוסר יציבות מקומית תוארה על ידי ג'רבי גם באנלוגיה לאפקט מת'יו (Matthew effect).<ref></ref>
התפתחות פלזמה בצורת כדור אש (Fireball), החל מנקודה חמה הנוצרת בתהליך LMH במצע זכוכית, ממנו נפלט עמוד פלזמה המזין את הכדור המתהווה (A). הפלסמה מתנתקת מהנקודה החמה (B), ומתכנסת לצורת כדור מרחף (C), הנצמד לתקרת תא החשיפה. כדור האש, הדומה לברק כדורי, ממשיך להתקיים בעירור המיקרוגל (D)

=== מקדחת המיקרוגל ופליטת כדורי פלזמה מאובקת ממוצקים ===
תופעת ה־LMH המכוון (intentional LMH) היוותה בסיס להמצאת "מקדחת המיקרוגל" (ר' איור עליון).<ref name=":0" /> תגלית זו שהוצגה בשנת 2002 עוררה בשעתה עניין תקשורתי ברחבי העולם. מקדחות מיקרוגל נוסו מאז בהצלחה בחומרים שונים וכן למגוון שימושים, כגון קידוח בעצמות למטרות רפואיות, קידוח בסלעים לצורכי כרייה, וכיוצא בזה. מקדחות מיקרוגל לבטון הדגימו פעולה חרישית בקידוחים עמוקים יחסית (לעומק של כ־26 ס"מ בקוטר 1.2 ס"מ),<ref></ref> וכן גם בחיתוך שקט של בטון. לאחרונה הוצגה יכולת דומה של LMH משולב זרם ישר (DC) גם לחיתוך ברזל.<ref></ref> 

מחקר ה־LMH הראה שהפעלת התקן דמוי מקדחת המיקרוגל באופן הפוך (כלומר במשיכת האלקטרודה במקום דחיפתה) גורמת להינתקות הנקודה המותכת מחומר המצע. הקרנה נוספת של הנתך במהוד מיקרוגל גורמת להתאדותו וליצירת עמוד פלזמה המתכנס לצורת כדור פלזמה מרחף באוויר (ר' איור תחתון).<ref></ref> פלזמה זו, בנוסף ליונים ולאלקטרונים המרכיבים אותה, עשירה גם בחלקיקים טעונים גדולים יחסית, בסקאלה ננו־מטרית ומיקרו־מטרית, שמקורם בחומר המצע<ref></ref> ועל כן היא מוגדרת כפלזמה מאובקת (Dusty plasma). הדמיון בינה לבין התופעה הנדירה יחסית של ברק כדורי (כדור ברק, Ball lightning) בטבע מאפשר לדמות תופעה זו במעבדה<ref name=":1"></ref> וכן גם להדגים תופעות וולקניות שונות, כגון זרימת לבה לוהטת מתוך ליבת סלע בזלת.<ref></ref> במחקר זה הוצע גם להשתמש במנגנון DC-LMH ליצירת פלזמה מאובקת לצורך הפקת מינרלים מסלעים, באופן חשמלי ישיר וללא צורך באמצעים מכניים לריסוק הסלע.<ref name=":1" />

=== הצתת תערובות תרמייט, הדפסה בתלת־ממד בחימום מיקרוגל מקומי וחימום מיקרוגל טרנזיסטורי ===
במחקרים נוספים נבחנו יישומים חדשים לתופעת ה־LMH, כגון הצתת תערובות תרמייט (Thermite)<ref name=":2"></ref> והדפסה בתלת־ממד.<ref name=":6"></ref> תערובת תרמיט מכילה שתי אבקות, אחת של מתכת והשנייה של תחמוצת מתכת אחרת. נמצא שהצתת דלק מתכתי זה באמצעות LMH יעילה ביותר, והיא ישימה גם בחלל ריק ובתווך מימי (עקב תופעת "בועת גולת השיש", Bubble marble, שנתגלתה במחקר זה).<ref name=":2" /> השימוש ב־LMH להדפסה בתלת־ממד מתבסס על התכה של כמויות קטנות של אבקת מתכת, והוספתן זו לזו במבנה הרצוי (בגישת ייצור תוספתי, Additive manufacturing). יישומי LMH אלו משתלבים עם המגמה הנוכחית למעבר למקורות מיקרוגל טרנזיסטוריים (במקום שפופרתיים) לשימושים אנרגטיים, ובפרט לצורך חימום, מגמה שג'רבי וקבוצתו היו מראשוניה.<ref name=":6" />

== אקדמיה וחברה ==
לצד עיסוקו המחקרי, ג'רבי פרסם בעבר מאמרי דעה וביקורת בנושאים הקשורים לממשקי האקדמיה והחברה בישראל. מאמריו עסקו בשאלות ערכיות ביחס לעמדות האוניברסיטה והתנהלותה במארג החברתי־ציבורי־כלכלי הרחב,<ref>אליהו ג'רבי, [https://www.eng.tau.ac.il/~jerby/Green_House.pdf הבית הירוק - נקודת החן של אוניברסיטת תל אביב], ספר הכנס "האוניברסיטה בשנת 2010", כפר בלום, 11-14 באוקטובר 1999, בעריכת נילי כהן ואליה ליבוביץ, אוני' ת"א</ref> ובין השאר בביקורת על מדיניות הקבלה לחוגים שונים באוניברסיטה (הנגזרות מרמות ביקוש ולא משיקולים מהותיים),<ref></ref> ושאלות הנוגעות לאיזון בין מסחור קניין רוחני לבין הגנה על החופש האקדמי.<ref></ref>

== קישורים חיצוניים ==

* 

== הערות שוליים ==

קטגוריה:בוגרי אוניברסיטת תל אביב
קטגוריה:בעלי תואר דוקטור מאוניברסיטת תל אביב
קטגוריה:בוגרי תוכנית פולברייט ישראלים
קטגוריה:סגל אוניברסיטת תל אביב: הנדסת חשמל
קטגוריה:ישראלים שנולדו ב-1957