אם הייתם אומרים לילד הקטן מהקיבוץ, שנולד באוהל וגדל בתנאים קשים, שבבוא היום יתקשר אליו שר החינוך ויבשר לו שמדינת ישראל בחרה להעניק לו את הפרס הנכבד ביותר שלה, הוא היה כנראה מתגלגל מצחוק גדול. הילד הזה גדל להיות פרופ' רשף טנא ממכון ויצמן למדע, שיוכתר ביום העצמאות הקרוב לחתן פרס ישראל לכימיה ולהנדסה כימית.
"רשף טנא הוא אחד המדענים החשובים והבולטים שקמו בישראל", נכתב בנימוקי ועדת הפרס. "הוא תרם תרומה עצומה לחקר החומרים ולכימיה פיזיקלית ואי-אורגנית, והוביל במשך עשרות שנים מהפכה מדעית בתחום החומרים הננומטריים הדו-ממדיים השכבתיים. עבודתו ביססה את מעמדה של ישראל בחזית המחקר המדעי העולמי".
תגליתו הגדולה של פרופ' טנא קרמה עור וגידים בתחילת שנות התשעים, אחרי יותר מעשר שנים שבהן הוא חקר תאי שמש, שקולטים אנרגיית שמש וממירים אותה לחשמל. עד אז מדעני החומרים העוסקים בסקאלות זעירות השתמשו במבנים פחמניים זעירים וסגורים, כמו כדורים וצינוריות. פרופ' טנא היה הראשון שהוכיח, על בסיס רעיון ישן, שאפשר ליצור מבנים סגורים גם מיריעות דו-ממדיות של חומרים שאינם אורגניים, כלומר לא מכילים פחמן בכלל. גם כאן שתי התצורות הנפוצות הן כדורים וצינוריות.
כדי להבין את חשיבותם של החומרים הללו דמיינו שאתם גוררים לוח עץ גדול על פני מדרכה מחוספסת. זו משימה מאתגרת ומתישה. אבל אם נניח מתחת ללוח אלפי גולות קטנות, או אלפי גלילים זעירים, הלוח יהפוך למעין רפסודה שתחליק לדרכה כמעט בלי חיכוך. כך הפכה תגליתו הבסיסית של טנא למדע יישומי: סביב השימוש בננו-כדורים ובננו-צינוריות שפותחו במעבדתו, מבנים מולקולריים זעירים בקנה מידה של מיליארדיות המטר, נולדו חברות מסחריות העוסקות בתחום הסיכוך. המוצרים שלהן משולבים כיום בתעשיות השמנים, המכונות ואפילו ביישומים רפואיים.
11 צפייה בגלריה
"רשף טנא הוא אחד המדענים החשובים והבולטים שקמו בישראל". טנא לאורך השנים
(צילום: ארכיון מכון ויצמן)
מורשת אבות
שני הוריו של טנא היו משכילים – האב, דניאל (דנצ'ה) טנא (במקור טננבוים), נולד בפינסק שבבלרוס. הוא למד בגימנסיה העברית ורכש כמה שפות. בהמשך עבר לוורשה שבפולין, שם הכיר את הצעירה היהודייה שושנה הרמלין, שהייתה אז לקראת סוף לימודי הדוקטורט שלה באוניברסיטת ורשה. במקביל היה דניאל ממייסדי תנועת הנוער הציוני בבלרוס ובפולין.
ב-1934 עלו שניהם לארץ ישראל, התחתנו וגרו במושבה מגדיאל – כיום חלק מהעיר הוד השרון. כעבור שנתיים נמנו השניים עם מייסדי קיבוץ אושה בגוש זבולון, ליד הקריות. זה היה הקיבוץ הראשון של תנועת הנוער הציוני, והוא נקרא על שמה של העיר היהודית הקדומה אושא, ששרידיה נמצאים לא הרחק מהקיבוץ. שם נולדו שלושת ילדיהם: רותי, רשף וראובן.
החיים בקיבוץ הצעיר לא היו פשוטים, וכללו עבודת אדמה מפרכת וייבוש ביצות. זמן מה שהתה משפחת טנא בצריף, אך פינתה אותו סמוך ללידת בנם האמצעי בספטמבר 1944, לטובת עולים חדשים אחרים שהגיעו לקיבוץ. כך קרה שרשף נולד באוהל.
המחסור הכלכלי נמשך גם בשנים הבאות, לצד עושר רוחני וחינוכי. רשף למד בבית הספר המשותף בקיבוץ ובבית הספר התיכון גוש זבולון, שם זכה ללמוד אצל מורים מצוינים. בלטו ביניהם המורה לביולוגיה חיים הדומי, לימים פרופסור ומנהל מכללת אורנים, והמורה לכימיה ד"ר אברהם ליפשיץ. שני אלה, ואחרים איתם, נטעו בו להט עמוק למדעים. ועם זאת, בהתאם לנורמה ששלטה אז בחינוך הקיבוצי, הוא לא השלים תעודת בגרות בתום התיכון.
עם סיום לימודיו יצא טנא לשנת שירות בקיבוץ גזר, ליד רחובות, ובסופה התגייס לצנחנים. ב-1964, בעודו במדים, הלך אביו לעולמו בעקבות מום בלב שליווה אותו כל חייו. לקראת סוף שירותו החל להשלים את לימודי הבגרות, וקיבל את התעודה לבסוף בגיל 22. כדי להרוויח מעט כסף עבד פרופ' טנא כנהג טרקטור בפרדסי השרון.
הצטיינות בתנאים קשים
עם תעודת הבגרות, שהושגה בעמל רב, נרשם טנא ללימודי תואר ראשון בכימיה באוניברסיטה העברית בירושלים. את יום קבלתו ללימודים תיאר בהמשך חייו כאחד הימים המאושרים בחייו.
הלימודים לא היו קלים. טנא סבל מחורים בסיסיים בידע פורמלי ובעיקר בשליטה בשפה האנגלית, ונאבק לא מעט כדי להצליח בקורסי השנה הראשונה. למימון לימודיו הוא עבד בלילות ונתן שיעורים פרטיים במהלך היום, והעייפות נתנה בו את אותותיה. גם גיוסו למילואים במלחמת ששת הימים לא הקל עליו. אך טנא השלים את התואר הראשון בהצטיינות.
"הייתי מאוד מתמידן. אני יכול להגיד שזו תכונה שליוותה אותי כל החיים ומלווה אותי עד היום. לא עשיתי לעצמי הנחות", העיד. מעניין לציין שמתוך 120 הסטודנטים במחזור של טנא, שבעים המשיכו לדוקטורט. המצטיינים מביניהם, ובהם טנא עצמו, היו לימים פרופסורים: עמירם גולדבלום מהאוניברסיטה העברית, רפי למד מאוניברסיטת תל אביב ומנהל המכון הביולוגי לשעבר אביגדור שפרמן.
11 צפייה בגלריה
את יום קבלתו ללימודים תיאר בהמשך חייו כאחד הימים המאושרים בחייו. טנא במעבדה בשנות ה-70
(צילום: באדיבות המשפחה)
עם סיום התואר ב-1969 התייעץ טנא עם פרופ' גבריאל (גבי) שטיין על המשך דרכו. שטיין הציע לטנא להמשיך ללימודי תואר שני בכימיה פיזיקלית בהנחייתו ובהנחיית תלמידו יהודה האז, ולעסוק בחקר תאי שמש.
אף שהתחום היה בחיתוליו ושיטות המחקר היו מיושנות וגולמיות למדי, טנא עשה חיל. כבר במהלך לימודי התואר השני הוא פרסם את המאמר המדעי הראשון שלו, בכתב העת של החברה הישראלית לכימיה. המחקר התמקד ביסוד אירופיום, שפולט אלקטרונים כשחושפים אותו לאור על-סגול. במקרה הזה, במקום שהאלקטרונים הללו ישמשו להפקת זרם חשמלי, כפי שעושים התאים הפוטו-וולטאיים בקולטי השמש הביתיים, הם מגיבים עם מולקולות מים בסביבתם. בתגובה הזאת נפלט גז מימן, מה שהופך את תא השמש למעין כור להפקת דלק.
בסיום התואר השני מצא טנא את עצמו שוב בצומת דרכים, ושקל אם להמשיך במסלול האקדמי. העניין שלו בכימיה תיאורטית גבר, אולי דווקא מאחר שהרגיש צורך לחזק את כישוריו המתמטיים. במסגרת חיפושיו הוא פגש בין השאר את אריה ורשל ומייקל לויט, שהחלו אז לפתח כלים חישוביים במטרה לפענח איך חלבונים מתקפלים. טנא פחות נמשך לתחום הזה והמשיך לחפש. לימים זכו השניים בפרס נובל בכימיה עם מרטין קרפלוס (Karplus).
בסופו של דבר הובילו החיפושים את טנא בחזרה לאוניברסיטה העברית, לדוקטורט בהנחייתו של פרופ' אריה בן נאים, שעסק במכניקה סטטיסטית של תמיסות. אך עד מהרה נתקל מחקרו במשוכה לא פשוטה, כשבן נאים יצא לשבתון ארוך. טנא המשיך את לימודיו תחת חסותו של פרופ’ שלום בר. הדוקטורט נתקל בקשיים לא מעטים, ורק אחרי שלוש שנים הגיע טנא לפריצת דרך במחקר שלו, שהתמקד בתיאוריה של תמיסות הידרופוביות (דוחות מים).
במהלך לימודי הדוקטורט נישא טנא ללאה יונס, שלמדה ולימדה היסטוריה בקמפוס בהר הצופים ולימים הובילה את תחום חינוך המבוגרים ברחובות. לבני הזוג נולדו שלושה ילדים: דנה, טל ורון.
11 צפייה בגלריה
במהלך לימודי הדוקטורט נישא טנא ללאה יונס, שלמדה ולימדה היסטוריה בקמפוס בהר הצופים. רשף ולאה
(צילום: באדיבות המשפחה, נצבע מחדש)
שכבות שכבות
קשיי הדוקטורט הותירו בטנא את התחושה שהוא מיצה את דרכו בכימיה התיאורטית ושמוטב לו לשוב למעבדה. על כן הוא נענה להזמנה להתארח במעבדתו של אריך ברגמן (Bergmann) במכון באטל (Battelle) שבז’נבה. טנא חקר שם סוללות חשמליות נטענות ומודלים לסוללות עופרת-חומצה עבור מכוניות, כחמישים שנה לפני המכוניות החשמליות המשוכללות של ימינו. אך אז שוב פגש את טנא ביש מזל: הסניף השוויצרי של מכון באטל נסגר וברגמן פנה לתעשיית השעונים. טנא מצא את עצמו שוב מול שוקת שבורה.
פעם נוספת נאלץ טנא לחפש את דרכו, אך כל פניותיו למוסדות מחקר בישראל נענו בשלילה. על כן הוא החליט לנסות את כוחו מחדש במחקר ניסויי על אנרגיית השמש והיסוד אירופיום. הצעת מחקר ששלח למייסד המחלקה לחומרים ופני שטח במכון ויצמן למדע, יוסט מנסן, נענתה לבסוף בחיוב.
וכך, ב-1979 הוזמן טנא להצטרף למעבדתו של מנסן, שחקרה תאי שמש המבוססים על שכבות דקות של קדמיום-טלוריד וקדמיום-גופרית. היעילות של התאים הללו הוגדלה בצורה דרמטית בזכות שיטה שפתחו טנא ועמיתיו להשבחת השכבות. בזמנם הם אף נחשבו לתאי השמש הטובים בעולם שמבוססים על שכבות דקות.
לאחר שהתקבל לסגל החוקרים של מכון ויצמן התמקד טנא בחומרים שכבתיים, הידועים גם כחומרים דו-ממדיים: חומרים בעלי מבנה מחזורי שמבחינה מרחבית בנויים משכבות הקשורות זו לזו באופן די חלש. ראשית עסק בקשר ביניהם לבין תאי שמש. אחרי שקודם לדרגת פרופסור חבר, בשנת 1985, הפנה את תשומת ליבו ליצירת חומרים שכבתיים חדשים בשיטות כימיות ואלקטרוכימיות. לצורך המחקר הביא טנא את מיקרוסקופ האלקטרונים הסורק (SEM) הראשון למכון ויצמן, בעלות עצומה של 350 אלף דולר. עקב תג המחיר הכבד הוחלט שהמיקרוסקופ יהיה זמין לשימושן של מחלקות מחקר נוספות, וכך נולדה המחלקה לתשתיות מחקר כימי בפקולטה לכימיה, שפועלת עד ימינו.
11 צפייה בגלריה
לאחר שהתקבל לסגל החוקרים של מכון ויצמן התמקד טנא בחומרים שכבתיים. אילוסטרציה של שכבות מוליבדן דו-גופרתי, ותמונה של טנא במעבדה
(צילום: ארכיון מכון ויצמן, Shutterstock, ogwen)
ייעוד חדש
ב-1991, במהלך שבתון בטוקיו, נתקל טנא במאמרו של סומיו איג’ימה (Iijima) היפני, שחקר ננו-צינוריות פחמן – מבנים זעירים של שכבה אחת או יותר שמתקפלות למבנה דמוי צינורית. כך, למשל, נוצרות יריעות מגולגלות של גרפיט, החומר הפחמני השחור בעיפרון.
"אמרתי לעצמי שאם גרפיט הוא חומר דו-ממדי שנסגר לננו-צינוריות, כי הוא לא יציב במבנה שטוח במידות ננומטריות, אז גם חומרים כמו מוליבדן דו-גופרתי צריכים להיסגר", שחזר טנא. "אמרתי ליוסט מנסן, ‘אני יודע מה אעשה מעכשיו עד סוף הקריירה המדעית שלי".
טנא החיה כך למעשה רעיון ותיק, שהעלה במקור הכימאי לינוס פאולינג (Pauling) כבר ב-1930, שלפיו שכבות במינרלים מסוגלות להתעקל למבנים תלת-ממדיים מורכבים ושימושיים. החומר הראשון שסונתז כך אכן היה המוליבדן הדו-גופרתי, שהתארגן היטב במבנים של ננו-צינוריות. הם נקראו ננו-צינוריות אי-אורגניות, כדי להדגיש את השוני בינן לבין ננו-צינוריות הפחמן.
לננו-צינוריות הצטרפו בהמשך גם פולרנים אי-אורגנים; פולרן הוא מולקולה גדולה בעלת מעטפת כדורית, שהמבנה שלה שואב השראה ממבנה הנדסי שנקרא כדור גאודזי. שותפו העיקרי של טנא למחקר הזה בראשית הדרך היה מנהל מיקרוסקופ האלקטרונים החודר (TEM) דאז במכון ויצמן, לב מרגוליס. אחרי מותו תפסה את מקומו רונית פופוביץ-בירו, ששותפה למחקרו של טנא עד היום.
טנא לא הסתפק רק בגילוי ובייצור של החומרים החדשים הללו, אלא גם סבר שיש לננו-צינוריות ולפולרנים האי-אורגניים פוטנציאל יישומי רב. בהשראת הרומאים, שנעזרו בכדורי עופרת כדי להוביל סלעים כבדים למפעלי הבנייה שלהם, טנא סבר שאפשר להשתמש בכדורים הזעירים העשויים מוליבדן דו-גופרתי כחומר סיכה בעל מקדם חיכוך נמוך מאוד. כיום יש שלוש חברות מסחריות שונות שמשווקות טכנולוגיות סיכה חדשניות על בסיס הרעיון הזה.
11 צפייה בגלריה
טנא לא הסתפק רק בגילוי ובייצור של החומרים החדשים, אלא גם סבר שיש לננו-צינוריות ולפולרנים האי-אורגניים פוטנציאל יישומי רב. מימין: טונגסטן דו-גופרתי דמוי פולרן. משמאל: איור של ננו-מיסבים ממחומר זה: מונעים את המגע בין בליטות החומר, ובכך מפחיתים במידה ניכרת את החיכוך בין חלקי מכונה נעים
(איור: עיבוד בינה מלאכותית לתמונה ממסע הקסם המדעי)
מורשת עשירה
לאורך שנות פעילותו הרבות העמיד טנא שלל תלמידות ותלמידים שהגיעו לעמדות בכירות בתעשייה ובאקדמיה, ובהם גיטי פריי ומאיה בר-סדן (ראו במסגרות הנלוות לכתבה), וכן אלה זאק מהמכון הטכנולוגי בחולון. אחרי שטנא התאלמן מאשתו הראשונה לאה, הוא נישא לזאק. לאחרונה ייסדו בני הזוג קרן פרסים במסגרת האגודה הישראלית לוואקום.
במשך השנים זכה טנא להערכה הולכת וגוברת בתחומו, שבאה לידי ביטוי במינויים חשובים וכן בפרסים רבים ואותות הוקרה. בשנת 2000 הוא התמנה לראש המחלקה לחומרים ופני שטח במכון ויצמן וכיהן בתפקיד שבע שנים. הוא זכה בין השאר בפרס א.מ.ת, פרס רוטשילד, פרס לנדאו של מפעל הפיס, בפרס פון היפל (von Hippel), שהוא הפרס הבינלאומי החשוב ביותר בחקר החומרים, וכעת גם בפרס ישראל. כמו כן נמנה עם ראשוני החברים באגודה לחקר החומרים (MRS). בעשור האחרון הוא חבר באקדמיה הלאומית הישראלית למדעים והיה יו”ר ועדת דו"ח מצב המדע, שמכינה כל כמה שנים דיווח מפורט לנשיא המדינה על מעמדה המחקרי והאקדמי של מדינת ישראל.
במסר לדור הבא ולעוסקים במדיניות המדע, ציין טנא, "לסטודנטים אני מנסה להעביר את הדבקות במטרה ואת המקצוענות לשאול שאלות מעניינות. אני גם מדגיש שבתעשייה יש מקום רב למחקר ברמה גבוהה ורוב הבוגרים שלי הלכו לתעשייה ואני גאה בזה […] מחקר עולה כסף, והוא מתייקר, אבל אם אנחנו רוצים להיות מדינה נאורה ומתקדמת, אין דרך אחרת אלא להשביח את המחקר ולתת לצעירים את הכלים להתקדם". בין הצעירים הללו נמנה גם בנו רון (ראו במסגרת שמעל הפסקה), חוקר בפקולטה לכימיה בטכניון.
אנו שולחים מכאן לרשף טנא ברכות חמות על הזכייה, ומאחלים לו עוד שנים רבות של עשייה פורייה, סקרנות ויצירתיות.
11 צפייה בגלריה
לאורך שנות פעילותו הרבות העמיד טנא שלל תלמידות ותלמידים שהגיעו לעמדות בכירות בתעשייה ובאקדמיה. מימין: ד"ר אנה אלבו ירון, פרופ' משה לוי, פרופ' ג'פרי גורדון, פרופ' רשף טנא, פרופ' דניאל פוירמן, פרופ' מאיה בר-סדן, ד"ר רונית פופוביץ-בירו, וד"ר יבגני (יוג'ין) כץ
(צילום: אתר מסע הקסם המדעי)
