רשף טנא

רשף טנא (נולד ב-2 בספטמבר 1944) הוא כימאי פיזיקלי ואי-אורגני ומדען חומרים ישראלי, פרופסור אמריטוס בפקולטה לכימיה במכון ויצמן למדע. לשעבר ראש המחלקה לחומרים ופני שטח, חתן פרס פון היפל, פרס ישראל לכימיה ולהנדסה כימית לשנת ה'תשפ"ו (2026), פרס א.מ.ת. ופרס רוטשילד וחבר האקדמיה הלאומית הישראלית למדעים. מומחה בעל שם עולמי לחומרים שכבתיים.

ביוגרפיה
 ילדותו ונעוריו 
רשף טנא נולד בקיבוץ אושה, בנם של שושנה (לבית הרמלין) ודניאל "דנצ'ה" טנא (במקור טננבוים). הוריו עלו מפולין ומבלארוס, נישאו בארץ ישראל, התיישבו בתחילה במגדיאל ולאחר מכן עברו לאושה, שם נולדו רשף ושני אחיו, רותי וראובן. רשף נולד באוהל מאחר שהוריו פינו את הצריף שלהם עבור עולים חדשים.

התחנך בבית הספר גוש זבולון, שם התחנך בין היתר אצל חיים הדומי, אך את לימודיו סיים ללא תעודת בגרות, שכן זו לא הייתה נהוגה בתנועה הקיבוצית. עשה שנת שירות בקיבוץ גזר וב-1963 התגייס לשירות צבאי בחטיבת הצנחנים. תוך כדי שירותו נפטר אביו בטרם עת, אז גם החל להשלים את תעודת הבגרות שלו, והשלימה לאחר השחרור.

 תחילת דרכו האקדמית 
טנא החל את לימודיו לתואר ראשון בכימיה באוניברסיטה העברית, אותם השלים ב-1969. המשיך ללימודי תואר שני בכימיה בהנחיית פרופ' גבריאל שטיין וד"ר יהודה האז, ועסק בשימוש בחיזור מים למימן באמצעות פוטוכימיה של אירופיום לצורך הפקת אנרגיית שמש.

ב-1971–1976 למד לתואר שלישי בכימיה תאורטית, בהנחיה משותפת של פרופ' אריה בן נאים ופרופ' שלום בר. ביצע השתלמות בתר-דוקטורט במכון באטל בז'נבה בהנחיית ד"ר אריך ברגמן וב-1979 שב לישראל.

 כחוקר עצמאי 
עם שובו לישראל, השתלב טנא כחוקר בקבוצתו של פרופ' יוסט מנסן, שם עבד לצד גארי הודס ודוד כאהן על תאים פוטו-אלקטרוכימיים, וכעבור כשנתיים מונה לחוקר בכיר. ב-1983 רכש את מיקרוסקופ האלקטרונים הראשון לחקר חומרים במכון ויצמן, שהיה משותף למחלקות לכימיה וביולוגיה והיה הבסיס למחלקה לתשתיות מחקר כימי. ב-1985 מונה לפרופסור חבר וב-1995 לפרופסור מן המניין. ב-2014 יצא לגמלאות אך ממשיך במחקר פעיל גם כיום (2025).

טנא שימש כחוקר אורח בטכניון, באוניברסיטת פייר ומארי קירי בפריז, ב-CNRS, באוניברסיטת טוקיו ובמכון הלמהולץ לחקר אנרגיות חלופיות בברלין. ב-2000–2007 כיהן כראש המחלקה לחומרים ופני שטח בפקולטה לכימיה וב-2003 ייסד את מרכז הלן ומרטין קימל למדעי הננו והיה למנהלו הראשון עד לפרישתו. לאחר בחירתו לחבר האקדמיה הלאומית הישראלית למדעים כיהן קרוב לעשור כראש ועדת דו"ח מצב המדע בישראל, המוגש לכנסת.

 מחקר 
החל מראשית שנות ה-80 עוסק טנא בחקר חומרים שכבתיים והוא החוקר הפעיל הוותיק בעולם העוסק בנושא זה. המדובר בחומרים שהמבנה הפנים-שכבתי שלהם מבוסס על קשרים קוולנטיים חזקים, והמבנה הבין-שכבתי שלהם מבוסס על כוחות ואן-דר-ואלס חלשים. חומרים אלה הם בעלי תכונות מכניות ואלקטרוניות שונות בתכלית מחומרים בעלי סימטריה תלת-ממדית, כמו גליום ארסניד. בתחילת דרכו כחוקר עצמאי הוא עסק בחקר טונגסטן דיסלניד, ולאחר שנים אחדות עבר לעסוק במוליבדן דיסולפיד וטונגסטן דיסולפיד בשכבות דקות, במטרה להשתמש בהם לבניית תאים פוטו-וולטאיים. ב-1992 החל לעסוק בייצור ננו-צינוריות וננו-כדורים המבוססים על חומרים אלה, בתחילה בשיתוף עם ד"ר לב מרגוליס ובהמשך עם ד"ר רונית פופוביץ-בירו. החל מ-2010 הוא עוסק בננו-חומרים המבוססים על יותר משני יסודות. טנא הציע להשתמש בננו-כדורים בתור מסבים זעירים לצורך ייצור חומרי סיכה מודרניים למכונות וכלים כבדים, אשר משמשים בטכנולוגיות רבות והיוו בסיס לשלוש חברות מסחריות.

לאורך שנותיו כחוקר, חיבר טנא כ-500 מאמרים והנחה כ-70 תלמידי מחקר, ביניהם פרופ' גיטי פריי מהטכניון ופרופ' מאיה בר סדן מאוניברסיטת בן-גוריון בנגב. חוקרים רבים שעבדו תחת הנחייתו, השתלבו בתעשייה.

 גילוי ננו-צינוריות אי-אורגניות וננו-חלקיקים אי-אורגניים דמויי פולרן 
לינוס פאולינג הציע ב-1930 שחומרים שכבתיים (דו-ממדיים) בעלי מבנה א-סימטרי לאורך ציר a, כמו כריזוטיל והלואיסיט, יתעקמו באופן ספונטני ויצרו מבנים גליליים או סליליים. הצעה זו אושרה ב-1950 על ידי בייטס כאשר נצפו לראשונה ננו-צינוריות של כריזוטיל. בעקבות גילוי הפולרנים הפחמניים, הוצע על ידי קרוטו כי ננו-חלקיקים של גרפיט סובלים מאי-יציבות פנימית עקב קשרים פנויים באטומי השוליים, מה שגורם להם להתקפל ולהיסגר לכדי פולרנים. רעיון זה הורחב בהמשך לננו-צינוריות פחמן, דבר שהוביל את טנא להציע שגם ננו-חלקיקים של תרכובות שכבתיות אי-אורגניות, כמו טונגסטן דיסולפיד ומוליבדן דיסולפיד, סובלים מחוסר יציבות דומה ויוצרים מבנים סגורים חלולים – כלומר ננו-צינוריות אי-אורגניות (בראשי תיבות INT) וננו-חלקיקים אי-אורגניים דמויי פולרן (בראשי תיבות IF). בהמשך סונתזו ונחקרו ננו-צינוריות וננו-חלקיקים דמויי פולרן של חומרים דו-ממדיים רבים נוספים, כולל BN, NiCl₂, Cs₂O, Tl₂O, NiClOH, TaS₂, H₂Ti₃O₇, V₂O₅ ועוד. סוגים נוספים של ננו-צינוריות מחומרים דו-ממדיים נחקרו באמצעות סימולציות ממוחשבות.

טנא הרחיב את הרעיון וסינתז ננו-צינוריות מתרכובות שכבתיות לא סטוכיומטריות בעלות מבנה מהצורה (MX)₁₊ᵧ(TX₂)ₘ, כאשר M הוא יסוד כמו ביסמוט, אנטימון, בדיל, עופרת, או יסוד נדיר אחר; T יכול להיות ניאוביום, טנטלום, טיטניום, ונדיום או כרום; X הוא גופרית או סלניום; γ נע בין 0.08 ל-0.28. במקרים אלו פועלים יחד גם מנגנון פאולינג (א-סימטריה לאורך ציר a) וגם מנגנון סגירת הקשרים הפנויים של השוליים (מנגנון קרוטו-איג'ימה-טנא), דבר המוביל לתפוקה גבוהה של ננו-צינוריות. ניתן לקבוע שננו-צינוריות וננו-חלקיקים דמויי פולרן הם מופעים ננומטריים מטא-סטביליים של תרכובות שכבתיות, וניתן להכינם ממגוון רחב של יסודות ותרכובות – ממבודדים ועד מוליכים למחצה, מתכות ומוליכי-על. ננו-חלקיקים אלו ניתנים להבחנה מהחומר הגולמי המקורי באמצעות כל שיטה מעולמות הכימיה הפיזיקלית.

 אסטרטגיות לסינתזת ננו-צינוריות וננו-חלקיקים דמויי פולרן 
טנא וצוותו פיתחו אסטרטגיות כימיות חדשות לסינתזת ננו-צינוריות וננו-חלקיקים דמויי פולרן מסוגים שונים של תרכובות שכבתיות, כולל דיכלוגנידים של מתכות, הלידים ותחמוצות. לצורך כך השתמשו במגוון טכניקות בטמפרטורות גבוהות, כגון הולכת אדים כימית, שיקוע אדים כימי, אבלציה בלייזר, קרינת שמש ממוקדת, אלומת אלקטרונים, מיקרוגל והלם מכני. בפרט, מחקר מעמיק של המרת תחמוצות מתכת לסולפידים (או סלנידים) בטמפרטורות גבוהות חשף מנגנון ייחודי של סינתזה "מהשפה לפנים" של ננו-צינוריות וננו-חלקיקים דמויי פולרן. בהמשך, פותח במעבדתו תהליך בקנה מידה גדול להפקת ננו-חלקיקים אלה. מחקרים אלו סללו את הדרך למסחור החלקיקים למגוון יישומים.

אסטרטגיות חדשות בכימיה של חומרים בטמפרטורה גבוהה פותחו לצורך אילוח מבוקר של ננו-צינוריות וננו-חלקיקים דמויי פולרן של טונגסטן דיסולפיד ומוליבדן דיסולפיד בכמויות זעירות של רניום וניאוביום. אילוח זה הקנה לחלקיקים צפיפות מטען משטחית, שלילית או חיובית בהתאמה, והקל על פיזורם בנוזלים שונים. בנוסף, נמצאו רמזים לשינוי הפאזה ממצב יציב (2H) חצי-מוליך למצב מטא-סטבילי (1T) מוליך במבנים עם רניום. החלקיקים המאולחים הראו תכונות קטליטיות משופרות ליצירת מימן ושיפור בתכונות השחיקה, כנראה כתוצאה מדחייה עצמית בין החלקיקים. כמו כן הוצעו יישומים רפואיים כגון ציפוי לקתטרים.

כבר בשלב מוקדם של מחקרו העלה טנא את האפשרות של ננו-אוקטהדרות חלולות של מוליבדן דיסולפיד כצורת הננו-פולרן הקטנה ביותר. חלקיקים אלו יוצרו באמצעות אבלציה בלייזר, פריקה חשמלית, ומאוחר יותר גם בעזרת אבלציה סולארית. הן ניסויים והן חישובים הראו כי מבנים אלו יציבים בטווח גדלים של 3–7 ננומטר. מאחר שמדובר בפאונים סגורים וחלולים הקטנים ביותר, הם נחשבים לאנלוג האי-אורגני של C₆₀, כלומר "הפולרנים האי-אורגניים האמיתיים". מבנים אלו צפויים להופיע גם בתרכובות שכבתיות רבות אחרות, ולהוות פלטפורמה לדרכי פעולה קטליטיות חדשות.

טנא חזה, ואחר כך גם הוכיח, כי ננו-חלקיקים דמויי פולרן של טונגסטן דיסולפיד ומוליבדן דיסולפיד מתנהגים כמו מסבים כדוריים ברמה הננומטרית, ומספקים יכולת סיכה מוצקה יוצאת דופן. עבודה זו חשפה מנגנון סיכה חדש המבוסס על גלגול הננו-חלקיקים, שמתאפיין במקדם חיכוך נמוך מאוד. בנוסף, העבודה פתחה צוהר לטכנולוגיה חדשה לשימון, שנמצאת בשימוש עבור יישומים טריבולוגיים שונים. מספר חברות כבר מייצרות ומשווקות מוצרים אלה ומוצרים רפואיים המבוססים על עבודות אלה הוצעו ומצויים בפיתוח.

 אפיון ננו-צינוריות וננו-חלקיקי טונגסטן דיסולפיד 
התכונות המכניות הייחודיות של ננו-צינוריות וננו-חלקיקים דמויי פולרן של טונגסטן דיסולפיד נחקרו במעבדתו של טנא במגוון שיטות. נמצא כי הם עמידים בגלי לחץ של עד 21 גיגה-פסקלים. ניסויים של מתיחה, כיפוף ופיתול על ננו-צינוריות בודדים הראו כי הם בעלי חוזק של עד 20 גיגה-פסקל – פי ארבעה מסיבי קוולאר – ועמידים במאמצים של מעל 10% בלי להישבר. תכונות אלו הופכות אותם מתאימים לחיזוק של ננו-קומפוזיטים פולימריים. ננו-קומפוזיטים כאלה, המכילים עד 1% ממשקלם בננו-צינוריות או חלקיקי IF של טונגסטן דיסולפיד, הראו שיפור בתכונות מכניות, תרמיות וטריבולוגיות. בפרט, פולימרים ביולוגיים כמו PLLA, PVA ו-PPF, המשמשים ברפואה, אריזת מזון והנדסת רקמות, שופרו משמעותית מבחינה מכנית לאחר הוספת כמויות קטנות של ננו-צינוריות טונגסטן דיסולפיד.

בשיתוף עם קבוצות מחקר אחרות אושרו תכונות אלקטרוניות יוצאות דופן של ננו-צינוריות טונגסטן דיסולפיד, כולל מוליכות-על עם אוסצילציות מסוג ליטל-פארקס, אפקט פוטו-וולטאי נפחי, אפקטים של צימוד אופטי חזק, יצירת הרמוניה שנייה, ושימושים בראייה מלאכותית ובזיכרונות ננו-אלקטרוניים. ננו-צינוריות מהתרכובת הבלתי-סטוכיומטרית (SmS)₁.₁₉TaS₂ הראו אף הם מוליכות-על בטמפרטורה של 4 קלווין. תכונות אלה עשויות לתרום בעתיד לטכנולוגיות קוונטיות כמו התקני זיכרון אולטרה-צפופים ומחשוב קוונטי. לאחרונה הצליחה קבוצתו להשיג כוונון משמעותי של פער האנרגיה (bandgap) בין 2 ל-1.5 אלקטרון-וולט על ידי סינתזה של ננו-צינוריות מסוג W(SₓSe₁₋ₓ)₂.

חיים אישיים
עד לפטירתה, טנא היה נשוי ללאה (לבית יונס), מייסדת מסגרות החינוך למבוגרים בעיר רחובות, ונולדו להם הבת דנה והבנים טל ורון (כיום חבר סגל בטכניון). לזכרה של לאה טנא מעניקה מדי שנה החברה הישראלית לכימיה את "פרס משפחת טנא בתחום מדעי הננו" וכמו כן על שמה נקראת הקתדרה העממית ברחובות.

לאחר פטירתה של לאה, טנא נישא בשנית לפרופ' אלה זאק (לבית שרייבר), חברת סגל ודקאנית הפקולטה למדעים במכון טכנולוגי חולון. ב-2024 זאק וטנא ייסדו את פרס זאק-טנא למדעי החומרים, המוענק מטעם החברה הישראלית לוואקום. טנא מתגורר ברחובות.

 פרסים והוקרה 

קישורים חיצוניים






הערות שוליים

קטגוריה:כימאים ישראלים
קטגוריה:ממציאים ישראלים
קטגוריה:חברי האקדמיה הלאומית הישראלית למדעים
קטגוריה:זוכי פרס ישראל לכימיה
קטגוריה:זוכי פרס ישראל לשנת 2026
קטגוריה:זוכי פרס א.מ.ת.
קטגוריה:זוכי פרס רוטשילד
קטגוריה:סגל מכון ויצמן למדע: כימיה
קטגוריה:בעלי תואר דוקטור מהאוניברסיטה העברית בירושלים
קטגוריה:רחובות: אישים
קטגוריה:אושה (קיבוץ): אישים
קטגוריה:בוגרי בית חינוך כרמל זבולון
קטגוריה:ננוטכנולוגיה
קטגוריה:ישראלים שנולדו ב-1944