רון נעמן

רון נעמן
Ron Naaman

לידה	10 באפריל 1949 (בן 75) חדרה, ישראל
עיסוק	כימאי פיזיקלי
מקום לימודים	אוניברסיטת בן-גוריון בנגב מכון ויצמן למדע
מנחה לדוקטורט	גד פישר
מוסדות	מכון ויצמן למדע
פרסים והוקרה	פרס קולטהוף (2014), מדליית הכיראליות (2023)
תרומות עיקריות
חקר התכונות האלקטרוניות של ממשקים אורגניים-אי אורגניים, חקר האינטראקציה של אלקטרונים ואלקטרונים מקוטבי-ספין עם מערכות כיראליות

רון נעמן (נולד ב-10 באפריל 1949) הוא כימאי פיזיקלי ישראלי, פרופסור אֶמֶרִיטוּס בפקולטה לכימיה במכון ויצמן למדע, לשעבר ראש המחלקה לפיזיקה כימית ויושב ראש המועצה המדעית של המכון. מומחה לחקר הכיראליות, חתן פרס קולטהוף לשנת 2014 ומדליית הכיראליות לשנת 2023.

ביוגרפיה

רון נעמן נולד בחדרה. אביו, אורי נעמן (נמנווירט), היה בן למייסדי מושב ירקונה ולימים ייסד את מחלקת הנוער בעיריית באר שבע. אמו, שושנה לבית מינץ, הייתה מורה. גדל בבאר שבע, במינכן ובחיפה, שם סיים את תיכון עירוני ה'. יש לו אח אחד.

לאחר שחרורו מצה"ל החל את לימודיו לתואר ראשון בכימיה באוניברסיטת בן-גוריון בנגב, והשלים אותם ב-1973. מיד לאחר מכן, המשיך ללימודי תואר שלישי בכימיה בהנחיית פרופ' גד פישר, באוניברסיטת בן-גוריון ובמכון ויצמן למדע. עבודת הדוקטורט שלו, שהוגשה ב-1977, עסקה בספקטרוסקופיה של מולקולות אורגניות.

באותה שנה יצא נעמן לארצות הברית ושימש במשך שנתיים כעמית בתר-דוקטורט באוניברסיטת סטנפורד, בהנחיית פרופ' ריצ'רד זייר, לימים חתן פרס וולף. בסיום תקופה זו, עבד למשך שנה כחוקר וכמרצה במחלקה לכימיה של אוניברסיטת הרווארד.

עם שובו לישראל ב-1980 הצטרף כמרצה בכיר במחלקה לחקר איזוטופים במכון ויצמן. ב-1986 מונה לפרופסור חבר וב-1992 לפרופסור מן המניין. בשנים 1990–1994 כיהן כראש המחלקה לתשתיות מחקר כימי ובשנים 1994–1999 כראש המחלקה לפיזיקה כימית.

ב-2006 התמנה לסגן יושב ראש המועצה המדעית של מכון ויצמן, וב-2008 התמנה ליושב ראש המועצה וכיהן בתפקיד זה כשנתיים. כמו כן, שימש במרוצת השנים כפרופסור אורח באוניברסיטת קולורדו, באוניברסיטת פיטסבורג ובאוניברסיטת קליפורניה בסנטה ברברה.

מחקר

הולכה אלקטרונית התלויה בספין במולקולות כיראליות

כאשר אלקטרון עובר במולקולות כיראליות, ספין מסוים מועדף על פני האחר. הספין המועדף תלוי בכיראליות של המולקולה, משמע, עבור אננטיומר מסוים, קיטוב הספין המועדף מקביל לתנע של האלקטרון, ועבור האננטיומר האחר, הקיטוב המועדף הוא אנטי-מקביל לתנע של האלקטרון. אפקט זה ידוע בתור "סלקטיביות ספין התלויה בכיראליות" (chiral‐induced spin selectivity ובראשי תיבות CISS).

מתוקף אפקט זה, מולקולות אורגניות כיראליות יכולות לשמש כמסנן ספין. קבוצתו של נעמן גילתה את האפקט, פרסמה אותו ב-1999, ומאז חוקרת את תכונות קיטוב הספין של מולקולות כיראליות שונות תוך שימוש בטכניקות מגוונות, בהן מיקרוסקופיית כוח אטומי הבודקת מוליכות בעזרת אלקטרודה מגנטית (mc-AFM) בטמפרטורת החדר. שיטה זו חשה את סלקטיביות הספין במבנים ננוסקופיים, כולל האפקט שנוצר בממשק שבין חומרים כיראליים והחומר הפרומגנטי בו משתמשים לצורך האנליזה הספינית.

קיטוב הספין שנמדד באמצעות ה-mc-AFM מתבטא ביחס שבין הזרמים של שתי קונפיגורציות שונות של המגנט (מעלה ומטה) בממתח מסוים, או בתור אחוז יחסי של קיטוב הספין. חשוב להבין האם התלות של הזרם במתח מצויה באזור הלא-ליניארי, ובכך ללמוד על רגישותו של ה-mc-AFM לסלקטיביות הספין של ההולכה.

נעמן וקבוצתו חזו בקיטוב ספין בשיעורים של 85 עד 90 אחוזים, שנצפו במערכות שונות, ביניהן מערכות סופראמולקולרית המבוססות על מולקולות כיראליות וא-כיראליות (נגזרות של החומרים קורונין ביסימיד ופורפירין) בטמפרטורת החדר. מדידה זו בוצעה על פני שטח החתך של ננו-סיב.

התנגדות מגנטית תלוית-טמפרטורה

מעבדתו של נעמן חוקרת את יכולתן של מולקולות כיראליות לשמש ביישומים ספינטרוניים על ידי יצירת "שסתום ספין", שקיומו מתאפשר הודות לאפקט ההתנגדות המגנטית (magnetoresistance). ההתקן שמייצרת מעבדתו הוא בעל גאומטריה של בריח, אשר מאפשרת מדידה מדויקת של התנגדות ההתקן באמצעות קונפיגורציית four-probe סטנדרטית.

נעמן משתמש במבני התנגדות מגנטית המבוססים על CISS, אשר נבדלים מהתקני התנגדות מגנטית מצויים. בהתקן זה, נעשה שימוש באלקטרודה מגנטית יחידה, וטרנספורט הספין דרך ההתקן נקבע על ידי כיראליות המולקולות, כאשר האלקטרודה המגנטית היחידה משמשת לצורך ניתוח הולכת הספין. אופיין ההתנגדות המגנטית שנמצא בדרך זו, הוא א-סימטרי ביחס לסימן השדה המגנטי, שלא כפי הידוע בהתקני ההתנגדות המגנטית הרגילים. הסיבה לא-סימטריה היא שרק אלקטרודה פרומגנטית יחידה מצויה בשימוש. נוסף על כך, קבוצתו של נעמן עוסקת בלמידת השפעתה של הטמפרטורה על ההתנגדות המגנטית, וכן בהתנגדות המגנטית של פולימרים בעלי קונפיגורציות L ו-D. נמצא כי תבניות ההתנגדות המגנטית ביחס לשדות המגנטיים שהושרו, הן הפוכות זה לזה.

הפרדה אננטיומרית באמצעות מצע מגנטי

הפרדה אננטומרית היא תהליך חשוב ביותר בתעשייה הכימית והפרמצבטית. נהוג להניח כי הזיהוי של כיראליות ואננטיו-סלקטיביות, הן בטבע הן במערכות מלאכותיות, קשור אך ורק לאפקטים מרחביים. קבוצתו של נעמן זיהתה כי האינטראקציה של מולקולות כיראליות עם מצע הממוגנט בכיוון הניצב, היא אננטיו-ספציפית. כאשר מולקולות כיראליות פוגשות במצע המגנטי, הן הופכות לטעונות-מקוטבות. בהתאם ל-CISS, קיטוב המטען מלווה בקיטוב ספין. כאשר אוריינטציית הספין של המולקולה הופכת למקבילה ביחס לאוריינטציית הספין של המצע, האינטראקציה בין המולקולה לבין המצע איננה מועדפת, לאור אינטראקציית הספינים המשמעותית. לעומת זאת, כאשר אוריינטציית הספין היא אנטי-מקבילה ביחס לספין של המצע המגנטי, הרי שהאינטראקציה ביניהם מועדפת הודות לאינטראקציית ספין מועטה.

נעמן ומעבדתו הדגימו בליעה אננטיו-ספציפית בתערובת רצמית המבוססת על אוליגופפטיד שעבר תיולציה והוצמד למצע פרומגנטי מצופה זהב. אינטראקציה אננטיו-סלקטיבית זו של מולקולות כיראליות ומצע מגנטי, מהווה בסיס לשיטה כרומטוגרפית להפרדה אננטומטרית. מטרת הקבוצה היא לייצר קולונה רב פעמית המבוססת על כך.

מעבר אלקטרון תלוי-ספין בחלבונים

נעמן חוקר את תפקידו של הספין בתהליכי מעבר מטען במולקולות חלבון. למחקר יש השלכות על הבנת אינטראקציות תלויות-ספין ועל אפקט של שדות מגנטיים על מוליכות אלקטרונים על פני ממשקים ביוטיים-א-ביוטיים בטבע ובמערכות ביוטכנולוגיות.

במסגרת כך, חוקרת קבוצתו ציטוכרומים מולטי-המיים, הממוקמים על שטח הפנים הבקטריאלי. ידוע כי ציטוכרומים מולטי-המיים וביו-מולקולות נוספות בשם OmcA, מתפקדים כמוליכי אלקטרונים ארוכי-טווח (למרחקים הגדולים מ-10 ננומטר) והמקשרים בין תגובות פנים-תאיות לבין משטחים חיצוניים. תוך שימוש בטכניקה לעיל, מבקש נעמן להראות כי הטרנספורט האלקטרוני במערכות אלה הוא ספין-סלקטיבי.

הנחיה ותפקידים ציבוריים

לאורך השנים היה נעמן שותף לכתיבתם של למעלה מ-350 מאמרים שפורסמו בכתבי עת מובילים, והיה עורכם של שני ספרים. הנחה כ-30 תלמידי מחקר לתואר שני ושלישי ועשרות משתלמי בתר-דוקטורט. היה חבר בשורה של ועדות ציבוריות ואף עמד בראש חלק מהן: הוועדה הלאומית למקצוע הכימיה בבתי הספר התיכוניים, ועדת הרפורמה במערכת ההשכלה הגבוהה בישראל, הוועד המנהל של תוכנית ביכורה, והוועדה המדעית של קרן עזריאלי.

בשנות האלפיים היה ממייסדי תנועת ח"ץ שדגלה בהיפרדות חד-צדדית מהפלסטינים, יחד עם עמיתו יחיעם פריאור ונוספים.

פרסים והוקרה

• חבר החברה האמריקאית לפיזיקה (2003)
• חבר האקדמיה יורופיאה
• פרס החטיבה לכימיה של קולואידים ומשטחים של החברה היפנית לכימיה (2007)
• פרס החברה הטייוואנית לכימיה (2010)
• פרס המחקר המצטיין של החברה הישראלית לוואקום (2013)
• פרס קולטהוף, מטעם הטכניון - מכון טכנולוגי לישראל (2014)
• פרס המדען המצטיין של החברה הישראלית לכימיה (2018)
• פרס הומבולדט-מייטנר (2019)
• חבר החברה המלכותית לכימיה (2021)
• פרס ואן 'ט הוף של האקדמיה ההולנדית למדעים (2022)
• פרס הורייזון של החברה המלכותית לכימיה (2022)
• מדליית הכיראליות (2023)

חיים אישיים

נשוי לד"ר רחל ממלוק-נעמן ואב לארבעה, מתגורר בירקונה.

בת-דודתו היא פרופ' מאיה שולדינר ממכון ויצמן, המכהנת כיו"ר המועצה המדעית של המכון.

מאמרים נבחרים

• C. Kulkarni, A. K. Mondal, T. Das, G. Grinbom, F. Tassinari, M. Mabesoone, E.W. Meijer, R. Naaman, Adv. Mater. 2020, 32, 1904965.
• S. Mishra, A. K. Mondal, E. Smolinsky, R. Naaman, K. Maeda,T. Nishimura, T. Taniguchi, T. Yoshida, K. Takayama, E. Yashima, Angew. Chem. 2020, 132, 14779 – 14784.
• A. K. Mondal, N. Brown, S. Mishra, P. Makam, D. Wing, S. Gilead, Y. Wiesenfeld, G. Leitus, L. J. W. Shimon, R. Carmieli, D. Ehre, G. Kamieniarz, J. Fransson, O. Hod, L. Kronik, E. Gazit, R. Naaman, ACS Nano. 2020, 14, 16624−16633.
• S. Mishra, A. K. Mondal, E. Smolinsky, R. Naaman, K. Maeda,T. Nishimura, T. Taniguchi, T. Yoshida, K. Takayama, E. Yashima, Angew. Chem. 2020, 132, 14779 – 14784.
• C. Kulkarni, A. Mondal, T. Das, G. Grinbom, F. Tassinari, M. Mabesoone, E.W. Meijer, R. Naaman, Adv. Mater. 2020, 32, 1904965.
• S. Mishra, A. K. Mondal, S. Pal, T. K. Das, E. Z. B. Smolinsky, G. Siligardi, R. Naaman, J. Phys. Chem. C. 2020, 124, 10776−10782.
• Das T. K., Tassinari F., Naaman R. & Fransson J. Journal of physical chemistry. C. 2022, 126, 6, 3257-3264.
• K. Banerjee-Ghosh, O. Ben Dor, F. Tassinari, E. Capua, S. Yochelis, A. Capua, S.-H. Yang, S. S. P. Parkin, S. Sarkar, L. Kronik, L. T. Baczewski, R. Naaman, Y. Paltiel, Science. 2018, 360, 1331–1334.
• F. Tassinari, J. Steidel, S. Paltiel, C. Fontanesi, M. Lahav, Y. Paltiel, R. Naaman, Chem. Sci., 2019, 10, 5246.
• K. Santra, Q. Zhang, F. Tassinari, R. Naaman, J. Phys. Chem. B. 2019, 123, 9443−9448.
  • D. Bhowmick, Y. Sang, K. Santra, M. Halbauer, E. Capua, Y. Paltiel, R. Naaman & F. Tassinari. Crystal Growth & Design. 2021, 21, 5, 2925-2931.
  • K. Santra, D. Bhowmick, Q. Zhu, T. Bendikov & R. Naaman. Journal of physical chemistry C. 2021, 125, 31, 17530–17536.
  • K. Banerjee-Ghosh, S. Ghosh, H. Mazal, I. Riven, G. Haran, R. Naaman, J. Am. Chem. Soc. 2020, 142, 48, 20456-20462.

ספריו

• Ron Naaman, David N Beratan, David Waldeck (Eds.), Electronic and Magnetic Properties of Chiral Molecules and Supramolecular Architectures, Springer, 2011.
• Ron Naaman, Zeev Vager (Eds.), The Structure of Small Molecules and Ions, Springer, 2012.

קישורים חיצוניים

• אתר האינטרנט הרשמי של רון נעמן (באנגלית)
• רון נעמן, באתר גוגל סקולר
• רון נעמן, באתר ResearchGate