אלי ג'רבי

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. 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). הוא זכה במלגות בתר־דוקטורט של תוכנית פולברייט ושל קרן רוטשילד, ושימש עמית מחקר במעבדתו של פרופ' ג'ורג' בקפי (אנ') במכון הטכנולוגי של מסצ'וסטס (MIT). 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. 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. בהמשך הוא שילב אינטראקציות אלו באופן סינרגי עם מנגנוני גל־איטי במבנים מחזוריים (periodic structures) בממדים שונים (מבנים אלו מוכרים כיום בכינוי מטא־חומרים). 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). מחקריו הבאים של ג'רבי וצוותו עסקו באפקט של יצירת נקודה חמה (Hotspot) באמצעות קרינת מיקרוגל מכוונת (Localized microwave-heating, LMH), ובניתוח עיוני של תופעה זו. 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. 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). תופעת ה־LMH המכוון (intentional LMH) היוותה בסיס להמצאת "מקדחת המיקרוגל" (ר' איור עליון). 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), וכן גם בחיתוך שקט של בטון. לאחרונה הוצגה יכולת דומה של LMH משולב זרם ישר (DC) גם לחיתוך ברזל.  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). פלזמה זו, בנוסף ליונים ולאלקטרונים המרכיבים אותה, עשירה גם בחלקיקים טעונים גדולים יחסית, בסקאלה ננו־מטרית ומיקרו־מטרית, שמקורם בחומר המצע 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 וכן גם להדגים תופעות וולקניות שונות, כגון זרימת לבה לוהטת מתוך ליבת סלע בזלת. במחקר זה הוצע גם להשתמש במנגנון DC-LMH ליצירת פלזמה מאובקת לצורך הפקת מינרלים מסלעים, באופן חשמלי ישיר וללא צורך באמצעים מכניים לריסוק הסלע. במחקרים נוספים נבחנו יישומים חדשים לתופעת ה־LMH, כגון הצתת תערובות תרמייט (Thermite) והדפסה בתלת־ממד. 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). 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. 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, ובין השאר בביקורת על מדיניות הקבלה לחוגים שונים באוניברסיטה (הנגזרות מרמות ביקוש ולא משיקולים מהותיים), ושאלות הנוגעות לאיזון בין מסחור קניין רוחני לבין הגנה על החופש האקדמי. מדיה וקבצים בנושא אלי ג'רבי בוויקישיתוף אתר האינטרנט הרשמי של אלי ג'רבי (באנגלית) אלי ג'רבי, באתר ResearchGate אלי ג'רבי, באתר גוגל סקולר E. Jerby, A. Gover, Wave profile modification in Raman free-electron lasers: space-charge transverse fields and optical guiding, Physical Review Letters 63, 1989, עמ' 864-867 E. Jerby, G. Bekefi, J. C. Wurtele, Observation of periodic intensity bursts from a free electron laser oscillator, Physical Review Letters 66, 1991, עמ' 2068-2071 E. Jerby, Traveling wave free electron laser, Physical Review A, 44, 1991, עמ' 703-715 E. Jerby, Linear analysis of a periodic-waveguide cyclotron maser interaction, Physical Review E 49, 1994, עמ' 4487-4496 Li Lei, E. Jerby, Two-dimensional cyclotron-resonance maser array: spectral measurements with one and two electron beams, Physical Review E 59, 1999, עמ' 2322-2329 R. Drori, E. Jerby, Tunable fluid-loaded free-electron-laser in the low electron-energy and long-wavelength extreme, Physical Review E 59, 1999, עמ' 3588-3593 E. Jerby, V. Dikhtyar, O. Actushev, U. Grosglick, The microwave drill, Science 98, 2002, עמ' 587-589 E. Jerby, O. Aktushev, V. Dikhtyar, Theoretical analysis of the microwave-drill near-field localized heating effect, Journal of Applied Physics 97, 2005, עמ' 034909 E. Jerby, Localized microwave-heating (LMH) and the Matthew effect, AMPERE Newsletter 98, 2019, עמ' 1-8 E. Jerby, Y. Meir, Y. Nerovny, O. Korin, R. Peleg, Y. Shamir, Silent microwave-drill for concrete, IEEE Trans. Microwave Theory and Techniques 66, 2018, עמ' 522-529 Y. Shoshani, E. Jerby, Local melting and cutting of iron bulks by a synergic microwave-DC thermal skin effect, Applied Physics Letters 118, 2021, עמ' 194102 V. Dikhtyar, E. Jerby, Fireball ejection from a molten hotspot to air by localized microwaves, Physical Review Letters 96, 2006, עמ' 045002 J.B.A. Mitchell, J.L. LeGarrec, M. Sztucki, T. Narayanan, V. Dikhtyar, E. Jerby, Evidence for nanoparticles in microwave-generated fireballs observed by synchrotron X-ray scattering, Physical Review Letters 100, 2008, עמ' 065001 Y. Shoshani, E. Jerby, Microwave-ignited DC-plasma ejection from basalt: Powder-generation and lightning-like effects, Applied Physics Letters 120, 2022, עמ' 264101 E. Jerby, Y. Shoshani, Localized microwave-heating (LMH) of basalt – Lava, dusty-plasma, and ball-lightning ejection by a “miniature volcano”, Scientific Reports, 2019, עמ' 12954 Y. Meir, E. Jerby, Underwater microwave ignition of hydrophobic thermite powder enabled by the bubble-marble effect, Applied Physics Letters 107, 2015, עמ' 054101 E. Jerby, Y. Meir, A. Salzberg, E. Aharoni, A. Levy, J. Planta Torralba, B. Cavallini, Incremental metal-powder solidification by localized microwave-heating and its potential for additive manufacturing, Additive Manufacturing 6, 2015, עמ' 53-66 אליהו ג'רבי, 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 אליהו ג'רבי, אקדמיה תחת כוחות שוק, באתר הארץ, ‏9 בינואר 2002 אליהו ג'רבי, למי שייכים תוצרי הידע, באתר הארץ, ‏19 ביוני 2005