מוטי הייבלום

מוטי (מרדכי) הייבלום (נולד ב-25 במאי 1947) הוא פרופסור מן המניין, מייסד ומנהל של מרכז בראון למחקר תת-מיקרוני במכון ויצמן למדע, זוכה פרס וולף לפיזיקה לשנת 2025, פרס רוטשילד לפיזיקה לשנת 2008, חבר האקדמיה הלאומית הישראלית למדעים החל מ-2008 והאקדמיה הלאומית למדעים של ארצות הברית החל מ-2025.
ממוזער

ביוגרפיה
מוטי הייבלום נולד וגדל בחולון. הוא דור שני לשואה, כל בני משפחת אימו ומרבית בני משפחת אביו נספו בשואה. שירת בצה"ל בשנים 1967–1971 בחיל הקשר ושימש כמדריך בבית הספר הטכני של חיל האוויר. בשנת 1973 סיים תואר ראשון בהנדסת חשמל בפקולטה להנדסת חשמל בטכניון, וב-1974 סיים תואר שני בהנדסת חשמל באוניברסיטת קרנגי מלון שבפיטסבורג. ב-1978 קיבל דוקטורט בהנדסת חשמל מאוניברסיטת קליפורניה בברקלי על עבודה בנושא "גלאי תת-אדום ממוזערים", שנערכה בהדרכתו של פרופסור ג'ון וינרי. בסיום הדוקטורט עבר למעבדות המחקר של IBM ביורקטאון הייטס במדינת ניו יורק, שם עבד כחוקר במשך 12 שנה. בשנים 1978–1986 עבד כחוקר במחלקה לחקר מוליכים למחצה, ובשנים 1986–1990 עמד בראש קבוצת מחקר של רכיבים ממוזערים.

ב-1990 שב הייבלום לישראל והקים (בתמיכת פרופסור יוסף אמרי) את המכון התת-מיקרוני במכון ויצמן למחקר התקני מוליכים למחצה ממוזערים, בהשקעה של כ-16 מיליון דולר, ומאז ועד היום הוא עומד בראשו. באותה שנה התמנה לפרופסור מן המניין במכון. הקים את המחלקה לפיזיקה של חומר מעובה במכון ויצמן והיה מנהלה הראשון בשנים 1993–1996 ומשנת 2007 עומד בשנית בראשה. בשנת 2000 הופקד על הקתדרה על שם אלכס ואידה זוסמן למחקרים תת-מיקרונים. בשנים 1993–1996 שהה כפרופסור אורח מספר שבועות כל קיץ באוניברסיטה הטכנית בווינה. בשנים 1996–1997 שהה בשבתון כפרופסור אורח בשילוב של אוניברסיטת סטנפורד ומעבדות היולט פקארד בפאלו אלטו שבקליפורניה.

בשנים 1991–1992 עמד בראש ועדה ממשלתית שייעצה לשר המדע כיצד לעודד את תעשיית המיקרו-אלקטרוניקה במדינת ישראל. החל משנת 2001 מכהן כיושב ראש הוועד המנהל של מכללת אורט בראודה בגליל.

שימש כעורך כתב העת Semiconductor Science and Technology וכעת בכתב העת Solid State Communication. ארגן וניהל (בשיתוף עם פרופסור אלישע כהן) את הוועידה הבינלאומית למוליכים למחצה בירושלים ב-1998, בה השתתפו כ-1100 איש.

מוטי הייבלום נשוי לרחל, שהיא דוקטור לביולוגיה ועובדת בפקולטה לחקלאות של האוניברסיטה העברית ברחובות. אב לארבעה ילדים וסב לנכדים. לו אח צעיר, זהר הייבלום, שעובד כמנהל בתעשיית ההייטק.

פרסים וחברויות
 2025 - פרס וולף בפיזיקה
 2025 - נבחר כחבר האקדמיה הלאומית למדעים (ארצות הברית)
 2013 – פרס א.מ.ת במדעים מדויקים בתחום ה-פיזיקה
 2008 – נבחר כחבר האקדמיה הלאומית הישראלית למדעים.
 2008 – זוכה פרס רוטשילד בפיזיקה (ניתן לפיזיקאי בודד פעם בארבע שנים).
 1992 – זכה לפרס המדע מאגודת החיילים היהודית-פולנית בלונדון (The Polish Jewish ex-Servicemen).
 1990 – נבחר כעמית (fellow) האגודה הבינלאומית למהנדסי חשמל ואלקטרוניקה (Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE)).
 1990 – נבחר כעמית (fellow) החברה הפיזיקלית האמריקאית (APS) (American Physical Society).
 1986 - פרס הממציא המצטיין על גילוי תנועה בליסטית של אלקטרונים, מרכז המחקר של IBM.

מחקריו
תחומי מחקריו
הייבלום מגדל במעבדתו (מנוהל על ידי דר' ולדימיר אומנסקי) באמצעות נידוף בוואקום (במערכת Molecular Beam Epitaxy) שכבות של מוליכים למחצה ויוצר מהן התקנים מזוסקופיים וננוסקופיים.

במכון מייצרים התקנים קטנים מאלה שמיוצרים בתעשייה (בתעשייה מייצרים התקנים עם גודל מינימלי של כעשירית המיקרון ובמכון מייצרים התקנים בגודל מינימלי של כמאית המיקרון). העיקרון בבניית המרכז ב-1990 הייתה שתהיה לו מסה קריטית לגדל, לייצר ולמדוד רכיבים מזוסקופיים.

עיקר מחקריו של הייבלום עוסקים בהתנהגות הקוונטית של אלקטרונים בהתקני מצב מוצק ממוזערים (טרנזיסטורים תת-מיקרונים) באזור המזוסקופי (תחום הדמדומים בין הפיזיקה המוכרת – הקלאסית, לפיזיקה האטומית – הקוונטית).

מחקריו נסובים סביב שלושה נושאים: האחד הוא לבדוק מה גורם לחלקיק להתנהג בצורה קלאסית במצב מסוים וקוונטית במצב אחר. למשל, הייבלום בנה מערכת קוונטית קטנה ולידה בנה סביבה מלאכותית ולמד את ההשפעה של אותה סביבה מלאכותית על המערכת הקוונטית. השני הוא ללמוד את ההתנהגות הגלית של האלקטרונים בתוך המצב המוצק ואת ההתאבכות שלהם בתוך ההתקנים הקטנים. השלישי הוא מדידת מטענים מדומים עם מטען שברי של אלקטרון באפקט הול והסטטיסטיקה השיברית שלהם.

תנועה בליסטית של אלקטרונים Ballistic Transport
עבודתו המדעית החשובה הראשונה של הייבלום נערכה במרכז המחקר של IBM והיא עסקה בהדגמה הראשונה של תנועת אלקטרונים בליסטית במוליכים למחצה. התוצאה הייתה בזמנו מאוד שנויה במחלוקת וכיום נחקרה ביסודיות והתקבלה על ידי הקהיליה המדעית. בזכות ההמצאה קיבל מ-IBM את פרס הממציא המצטיין לשנת 1986.

מדידות מופע Phase Measurement
עבודתו המדעית החשובה הראשונה של הייבלום במרכז התת-מיקרוני הייתה שילובה של נקודה קוונטית (אטום מלאכותי) בתוך מאבך אלקטרונים. זה אפשר למדוד את המופע של הנקודה הקוונטית.

מדידת המופע הביא לגילויה של התנהגות לא צפויה, שהפכה לשדה מחקר עתידי. במהלך העשור שלאחר מכן נכתבו למעלה ממאה מאמרים תאורטיים על הנושא הזה.

מטענים שבריים Fractional Charges
בשלהי שנות השמונים "רעש שוט" (ירייה) לא נחשב נושא שחשוב לחוקרו, ואולם רעיונות חדשים הציעו שרעש זה עשוי לחשוף תכונות במערכות מזוסקופיות, שאינן ניתנות למדידה בקלות על ידי מדידת המוליכות. הייבלום עבד על פיתוח שיטות עדינות שיאפשרו לגלות רעשי שוט חלשים מאוד, שחבויים עמוק בתוך רעשים חיצוניים. קבוצתו הייתה הראשונה שמדדה את רעש השוט במבנה מזוסקופי ולאחר מכן הצליחה למדוד את המטענים השבריים של קוואזי-חלקיקים באפקט הול הקוונטי. לתוצאה זו ניסו להגיע פיזיקאים נסיינים רבים בחמש עשרה השנים קודם לכן.

מדידה זו הובילה לזכייה בפרס נובל לפיזיקה ב-1998 למדענים שגילו את אפקט ההול השיברי, והיא צוטטה בידי ועדת פרס נובל.

בתר-דוקטורנט של הייבלום, דר' מישה רזניקוב, קיבל עליה את פרס Egilent Europhysics.
עבודה זו השיקה תחום חדש במחקר של מדידות רעש שוט.

דה-קוהרנטיות במערכות קוונטיות Decoherence of Quantum Systems
המעבר מהמצב הקוונטי למצב הקלאסי מוכתב על ידי תהליכים דה-קוהרנטיים. הדבר חשוב במיוחד בהבנת המכניזם הקוונטי, כמו גם בהרבה מהרעיונות העכשויים לעיבוד מידע קוונטי. הייבלום ביצע סדרת ניסויים במוצקים, אותם הוא מכנה בקרה על controlled dephasing (דה-קוהרנטיות מבוקרת). הניסויים היו מבוססים על הוספת גלאי שמזהה את הנתיב שבחר האלקטרון, וכך לחקות את תפקידה של הסביבה. על ידי שליטה של היעילות של הגלאי הושפע הניגוד של תבנית ההתאבכות.

בשנות האלפיים קבוצתו הדגימה שניתן לשחזר את תבנית ההתאבכות, לאחר הריסתה, על ידי מדידת Cross-Correlation בין זרמי המאבך והגלאי, בכך הוכיח שהמידע לא אבד.

מאבך מאך-זנדר Mach-Zender Interferometer
הייבלום פיתח מאבך חדשני, לו קרא Electronic Mach-Zender Interferometer (MZI), מאבך אלקטרוני של מאך-זנדר. המאבך פועל תחת שדות מגנטיים חזקים מאוד וניתן להשתמש בו על מנת לאבך אלקטרונים וכן מטענים שבריים של קוואזי-חלקיקים.

בשנות האלפיים הוא הרחיב את פעולתו של ה-MZI לביצוע התאבכות של שני אלקטרונים זהים כשהם יוצאים משני מקורות רחוקים שונים. עבודה זו כונתה כ"דוגמה לחומר לימוד להדגמה של שזירת אלקטרונים", פורסמה ב-Nature עם News & Views.

חלקיקים מדומים לא אבלים Quasi-Particles Non-Abelian
קבוצתו הצליחה למדוד חלקיקים שצפויים להיות לא אבלים, במצב 5/2 של אפקט ההול הקוונטי השברי. מצב זה התברר כנושא חלקיקים עם מטען e/4. מדידות אלה נעשות גם כיום.

חשיבותה הגבוהה של העבודה נובעת מכך שהיא פילסה את הדרך למדידת הסטטיסטיקות של קוואזי-חלקיקים מיוחדים אלה. חברת מיקרוסופט הקימה קבוצה של תאורטיקנים ונסיינים המכונה Station Q, שמקום מושבה בסנטה ברברה, והיא מנסה ליישם את הקוואזי-חלקיקים הללו לבנייתו של מחשב קוונטי טופולוגי.
המצב של 5/2 הוא שברירי במיוחד וניתן להבחין בו רק בדוגמאות בעלות טוהר גבוה. חומרים טהורים אלה מיוצרים כיום בקבוצה של הייבלום.

קישורים חיצוניים

 אתר המרכז התת-מיקרוני
 הכרטיס האישי של מוטי הייבלום, באתר האקדמיה הלאומית הישראלית למדעים
 ריאיון עם פרופ' מוטי הייבלום חבר האקדמיה, מראיין: פרופ' עדי שטרן (חבר האקדמיה), סרטון בערוץ האקדמיה הלאומית הישראלית למדעים באתר יוטיוב, 24 בדצמבר 2018 (אורך 1:09:06 )

 הערות שוליים 

קטגוריה:חברי האקדמיה הלאומית הישראלית למדעים
קטגוריה:זוכי פרס רוטשילד
קטגוריה:פיזיקאים ישראלים
קטגוריה:מהנדסי חשמל ישראלים
קטגוריה:בוגרי בית הספר ביאליק (חולון)
קטגוריה:בוגרי הטכניון - מכון טכנולוגי לישראל: הנדסת חשמל
קטגוריה:בוגרי אוניברסיטת קרנגי מלון
קטגוריה:בעלי תואר דוקטור מאוניברסיטת קליפורניה בברקלי
קטגוריה:סגל מכון ויצמן למדע: פיזיקה
קטגוריה:עובדי IBM
קטגוריה:זוכי פרס א.מ.ת.
קטגוריה:זוכי פרס וולף לפיזיקה
קטגוריה:חברי האקדמיה הלאומית למדעים של ארצות הברית
קטגוריה:ישראלים שנולדו ב-1947