פרס נובל לפרופ' דן שכטמן - בשנת 1984 התחוללה מהפכה עולמית בתחום חקר תורת הגבישים. זאת בעקבות פרסום מאמרו של פרופ' דן שכטמן מהפקולטה להנדסת חומרים בטכניון, בדבר גילויים של גבישים בעלי "סימטריה סורה". הגבישים הללו, המכונים 'קווזי-גבישים' התגלו ונחקרו על ידי פרופ' שכטמן כבר בשנת 1982, אולם, בשל ספקנות רבה מצד עמיתיו בקהילה המדעית, נדרשו עוד שנתיים נוספות  עד אשר המאמר זכה להתפרסם. ייחודם של הקווזי-גבישים הוא בכך שהם נעדרים את חוקי "הסימטריה הגבישית הקלאסית המגדירה "גביש" כמבנה תלת-ממדי מסודר בעל מחזוריות אטומית לאורך שלושת ציריו הראשיים. בעקבות תגליתו של פרופ' שכטמן נמצאו מאות גבישים חדשים, שנחשבו עד אז כבלתי אפשריים, וכן נתגלה כי המבנה הקווזי-גבישי משפיע על תכונות החומר. לדוגמה, חומרים קווזי-גבישים הם מוליכים גרועים של חשמל וחום, אך הם בעלי קשיות גבוהה. בשנת 2011 זכה דני שכטמן בפרס נובל לכימיה על מחקרו פורץ הדרך בתחום הגבישים הקוואזי-מחזוריים.




Prof. Dan Shechtman Nobel Laureate Chemistry

http://www.youtube.com/watch?v=EZRTzOMHQ4s

YouTube Video



ערב הוקרה לכבודו של דני בטכניון

http://www.youtube.com/watch?v=TmGvqQB9JDI

YouTube Video



קואזי-גבישים

פרופ' דני שכטמן מהטכניון גילה משהו שהעולם סירב להאמין לו.
http://www.haaretz.co.il/hasite/spages/1222004.html


קווזי-גבישים: מקפלר ועד שכטמן - מהארנבות של פיבונאצ'י ועד לנייר הטואלט שפנרוז לא אהב...  מאמר מאת פרופ' רון ליפשיץ על תורת הגבישים:



Introduction to Quasicrystals - the basics

http://www.youtube.com/watch?v=k_VSpBI5EGM

YouTube Video



Introduction to Crystallography
http://www.rockhounds.com/rockshop/xtal/index.html

Introduction to Crystallography - I Video Lecture, MIT Online Course 3.60, Prof. Bernhardt Wuensch
http://freevideolectures.com/Course/2381/Symmetry-Structure-and-Tensor-Properties-of-Material/1


MIT 3.60: Introduction to Crystallography, Prof. Bernhardt Wuensch
http://www.youtube.com/watch?v=vT_6DlaHcWQ

YouTube Video



Finding directions in cubic unit cell 

http://www.youtube.com/watch?v=mQy2CdKYqX0

YouTube Video



Crystal Lattice Structures Index by Space Group
http://cst-www.nrl.navy.mil/lattice/spcgrp
 
Learning Crystallography
http://www.xtal.iqfr.csic.es/Cristalografia/index-en.html


How to make your own rock candy - sugar crystal candy
http://www.youtube.com/watch?v=WQdXbf8huuQ

YouTube Video



Freezing Dynamics of Water
http://www.youtube.com/watch?v=gmjLXrMaFTg

YouTube Video



KDP Crystal Growth

http://www.youtube.com/watch?v=l_USYub3djY

YouTube Video



CZOCHRALSKI PROCESS OF SILICON WAFERS
http://www.youtube.com/watch?v=xftnhfa-Dmo

YouTube Video



 


פוצח סוד חוזקו של היהלום

http://www.romnews.co.il/050_Content/010_Article.aspx?ArticleId=171



How Diamonds are Formed - National Geographic

http://www.youtube.com/watch?v=vHPOp69SO9E

YouTube Video



The Diamond process from the Mine to the Market
 http://www.youtube.com/watch?v=XyPR-CiabFM

YouTube Video



Carbon Allotropes
http://www.youtube.com/watch?v=vYkyUqUa6vU

YouTube Video



Nanoseries 1/5: What is a carbon nanotube?
http://www.youtube.com/watch?v=l3lRDG1HAmA

YouTube Video




Nanoseries 2/5 : How are carbon nanotubes made?
http://www.youtube.com/watch?v=B4VTfgaKLAM

Nanoseries 3/5 : How are carbon nanotubes made?
http://www.youtube.com/watch?v=xUUVTiVHjLw

Nanoseries 4/5 : How are carbon nanotubes made?
http://www.youtube.com/watch?v=Z8h6yhvBZII

Nanoseries 5/5 : How are carbon nanotubes made?
http://www.youtube.com/watch?v=bzdTRlw2Gng



Graphene: Strongest Material on Earth

http://www.youtube.com/watch?v=we3kWMkSGtg&feature=related

YouTube Video



מהי קריסטלוגרפיה ואיך היא קשורה למבנה הריבוזום?

 http://www.weizmann.ac.il/zemed/net_activities.php?cat=1447&incat=1412&article_id=2164&act=forumPrint


Rocks & Minerals : Identifying Types of Rocks



Rocks & Minerals: How Do Crystals Form

http://www.youtube.com/watch?v=rQB4Hwi4O-M



The Rock cycle

http://www.youtube.com/watch?v=d4XAOY-VEEI

YouTube Video


המבנה הגבישי
פולימורפיזם - אתר הבית של ד"ר דנה אשכנזי

קריסטלוגרפיה
 


 
אל תוך עולם החומר
דנה אשכנזי
למאמר המלא
מדמוקריטוס לשכטמן
 הגביש, המדען ופרס הנובל
דנה אשכנזי
למאמר
 אל מסתורי בטן האדמה
דנה אשכנזי
על מינרלים, סריגים ואבני חן
דנה אשכנזי ונעם אליעז

 
הקריסטלוגרפיה הינה מדע העוסק במבנים הגבישיים ובשיטות בהן הם נקבעים ניסיונית. בחומר גבישי קיים סדר לטווח רחוק, בו האטומים מסודרים בתאי יחידה, כך שלתא היחידה ישנו סידור מחזורי היוצר את הסריג. אחת הפריצות החשובות בתחום הקריסטלוגרפיה הייתה בשנת 1845, כאשר ימאי צרפתי בשם ברווה, חזה 14 סוגים שונים של מבנים גיאומטריים אפשריים לגבישים (נקרא סריגי ברווה). הפריצה הגדולה בתחום התרחשה בתחילת המאה ה- 20, לאחר גילוי האפשרות לפענוח המבנה הגבישי באמצעות דיפרקצית קרני x. בשנת 1901 זכה הפיסיקאי הגרמני וילהלם קונרד רנטגן בפרס נובל לפיסיקה על גילוי קרינת ה-x. השימוש הראשון בקרינת x (הידועה בשם קרינת רנטגן) היה תצלום כף ידיה של אשתו של רנטגן. קרני ה-x נבלעות בקלות יחסית בחומרים בעלי צפיפות גבוהה ואטומים כבדים.  עיתונות צהובה מאותה התקופה תארה את קרינת ה- x כקרניים חושפניות ואף המליצו לנשים על לבוש "בגדי עופרת" מטעמי צניעות. שנת 1912 מגלה לאווה שהקרינה אותה גילה רנטגן היא למעשה קרינה אלקטרו-מגנטית עם אורך גל בסדר גודל של המרווח הבין-אטומי.  ממצא זה מאפשר שימוש בקרינת ה-x לפענוח מבנים גבישיים.

 
המבנה הקריסטלוגרפי של מלח בישול

גביש

גביש הינו סידור מחזורי של האטומים בחומר המוצק.  כאשר מתארים את הגביש צריך להפריד בין מחזור החזרה (הסריג) לבין המבנה הבסיסי החוזר על עצמו (תא היחידה).

 

   

The Virtual Gallery of Mineralogy

http://www.youtube.com/watch?v=W_09E810XGY



תא יחידה וסריג

 כאשר מוצק הינו בעל מבנה גבישי, האטומים מסודרים במבנה מחזור, כאשר היחידה הבסיסית החוזרת על עצמה קרויה תא יחידה.  תא היחידה הינו היחידה הבסיסית ביותר המראה את הסימטריה המלאה של הגביש.  סריג הינו הסידור התלת-ממדי הנוצר על-ידי תאי היחידה המרכיבים את הגביש.


 

סימטריה של סריגים
אחת הדרכים להסביר את הסימטריה של סריגים היא על-ידי בחינת הסימטריה והמחזוריות ביצירותיו של הצייר ההולנדי Escher, המכילות שיקוף, סיבוב וחזרות רבות לכיוונים שונים של אותו המוטיב. תא היחידה הוא היחידה הפשוטה ביותר החוזרת על עצמה במבנה.  מדובר במודל גיאומטרי, המשמש על-מנת לתאר את הסדר של האטומים בחומרים מוצקים.  במודל הגיאומטרי על האטומים להיות מסודרים באותו האופן בכל תא יחידה.  ישנן 7 צורות כאילו שיכולות לחזור על עצמן ועל-ידי כך לתאר את המבנה הגבישי: מבנה קובי, טטרגונל, אורטורומבי, רומבוהדרלי, הקסגונל, מונוקליני, טריקליני (זהו המבנה הכללי, שכל שאר הצורות הם מקרים פרטיים שלו). 
   
סריגי ברווה
קיימים 14 מקרים אפשריים של תאי יחידה שיתארו את סידור האטומים במבנה הגבישי: קובי פשוט, קובי מרוכז גוף, קובי מרוכז פנים, טטרגונל פשוט, טטרגונל מרוכז גוף, מונוקליני פשוט, מונוקליני מרוכז בסיסים, אורטורומבי פשוט, אורטורומבי מרוכז גוף, אורטורומבי מרוכז פנים, אורטורומבי מרוכז בסיסים, רומבוהדרלי, הקסגונלי, טריקליני.
  
סידור אטומי המוצק
חומר מוצק הינו בדרך-כלל בעל סידור אטומים מחזורי, המכונה מבנה גבישי. לעיתים הסידור האטומי יהיה בדומה לנוזל אך ורק לטווח קצר, אז אנו אומרים שמדובר בחומר אמורפי או זכוכיתי. ניתן להתייחס אל המבנה הזכוכיתי כאל נוזל שקפא בשל קירור מהיר וחוסר זמן להתגבש. 

החלקיקים המרכיבים את הגביש יכולים להיות אטומים מתכתיים כאשר מדובר בקשר מתכתי, אז הגביש יהיה גביש מתכתי, או יונים כאשר מדובר בגביש יוני. מלח בישול שולחני הינו דוגמה מוכרת מחיי היום-יום לחומר יוני בעל מבנה גבישי. 

 
בנוסף לגבישים מתכתיים והיוניים, יישנם גם גבישים מולקולאריים, בהם החזרה על המבנה הבסיסי (תא היחידה) אינה של אטומים בודדים, אלא של מולקולות. הקשרים בתוך המולקולות הם קשרים קוולנטיים חזקים, ואילו בין המולקולות קיימים קשרים חלשים (קשרי ון-דר-וולס וקשרי מימן).
 
חומר הבנוי מגביש יחיד בלבד קרוי חד-גביש. בתעשיית המיקרו-אלקטרוניקה משתמשים בחד-גביש ענק של צורן (סיליקון), אותו חותכים לפרוסות דקיקות הקרויות wafer. בתום תהליך הייצור מכילה כל פרוסה כזו אלפי רכיבים אלקטרוניים. מרבית החומרים הגבישיים אינם חד-גבישים, אלא הם מורכבים מאוסף רב של גבישים (גרעינים). חומר המכיל מספר רב של גבישים המסודרים בכיוונים שונים קרוי רב-גביש. תהליך יצירת הגבישים קרוי התגבשות. במהלך התמצקותו של חומר רב-גבישי, מתחילים להיווצר גבישים קטנים, המכונים עוברים, במקומות שונים בנוזל. הגבישים הללו גדלים על-ידי כך שהם אוספים אליהם אטומים מתוך הסביבה הנוזלית. האטומים בגבולות הגרעין אינם בעלי סידור גבישי מושלם, והם מכילים פגמים שונים כגון אטומים זרים (זיהומים), הנעים אל הגבולות במהלך ההתמצקות.


אתרים מומלצים

YouTube Video


   

YouTube Video



Lattice Structure Part 2
http://www.youtube.com/watch?v=F4Du4zI4GJ0

YouTube Video


 

Basic Crystallography Diagrams

http://www.gh.wits.ac.za/craig/diagrams

 

המבנה הגבישי

http://cst-www.nrl.navy.mil/lattice


קביעת מבנה החומר באמצעות קרני X

http://www.snunit.k12.il/heb_journals/kimat2000/008022.html




הידעת! סקירה היסטורית בתחום מדע הקרסטלוגרפיה - בשנת  1913  מפענח בראג את המבנה של מלח הבישול.  בשנת 1914 זוכה הפיסיקאי הגרמני מקס פון לאווה בפרס נובל על תגליתו בתחום קרני ה- x  בגבישים. לאווה גילה שקרני ה-x נשברות כאשר הן עוברות דרך הגביש. לאווה מצא כי קרינת ה-x היא קרינה אלקטרו-מגנטית בעלת אורכי גל קצרים (אנגסטרמים בודדים), והציע לנצל את קרני ה-x על-מנת ליצור "דמות" (תמונה) של חומרים גבישיים לפי צורת התאבכות קרני ה-x  דרך החומרים הללו. הרעיון היה להקרין את הגביש בקרינת x שתפזר בהפרשי פאזה קבועים ביחס לקרניים הפוגעות. לאווה קיבל תבנית של נקודות (כתמים) שנבעה משבירת קרני ה- x על-ידי האטומים המסודרים במישורי הגביש.  מתוך עוצמת הקרינה המוחזרת ניתן להסיק על כיווניות האטומים בגביש, ולאפיין את המבנה הגבישי.  ממצאיו של לאווה היו הוכחה לכך שגבישים עשויים בעצם מאטומים שמסודרים באופן מחזורי במישורים. לאווה נתקל בקשיים בפענוח התמונות שהתקבלו מקרינת ה-x. הבעיה של לאווה נפתרה על-ידי שני מדענים אנגליים, אב ובנו, ויליאם ולורנס בראג, אשר זכו על-כך בפרס נובל לפיסיקה בשנת 1915.  ויליאם ולורנס בראג הסיקו ממחקרם כי סידור האטומים בגביש יוצר מישורים מקבילים בעלי מרווח זהה.  נוסחת בראג הקרויה על שמם, פישטה את תהליך הבנת המבנה הגבישי של החומר.




Georgina Ferry on X-ray crystallography
http://www.youtube.com/watch?v=RkRYe1J7cHE

YouTube Video


 

Body-Centered Cubic Lattice (BCC)

http://www.youtube.com/watch?v=Co550Yn7QVc

YouTube Video

 
 

Face-Centered Cubic Lattice Structure (FCC)

http://www.youtube.com/watch?v=RoyzZUJfo-Y

YouTube Video


YouTube Video




המבנה הגבישי

http://departments.kings.edu/chemlab/animation

 

קריסטלוגרפיה


ושוב על מלח הבישול - מה כבר ניתן לחדש לתלמיד אודות מלח בישול?

http://lib.cet.ac.il/pages/item.asp?item=13791








Structure of NaCl

http://www.youtube.com/watch?v=csfOBynrF8E

YouTube Video



Petrology - C - Peridotite cross polarised

http://www.youtube.com/watch?v=73laPSDaHRo

YouTube Video


  

Fluorescent Minerals

http://www.youtube.com/watch?v=yCN5fkx4IcY

YouTube Video