ראש המעבדה : פרופ' אלה זאק
ננו-חומרים מוגדרים כחלקיקים או גבישים שגודלם אינו עולה על 100 ננומטר (ננומטר = מיליונית המילימטר). בממדים כה זעירים מתגלות בחומרים מגוון תכונות אופטיות, חשמליות, תרמיות, מכניות, וכימיות חדשות השונות מהותית מתכונותיהם של אותם חומרים בממדים גדולים יותר. ננו-חומרים ותכונותיהם המיוחדות מהווים תשתית לתחום החלוצי שנקרא ננוטכנולוגיה, המציע פתרונות חדשניים לאינספור בעיות ואתגרים: יישומים רפואיים פורצי דרך, חומרים מרוכבים עבור כלי רכב ותעופה עמידים וקלי משקל, חומרים יעילים למטרות אופטו-אלקטרוניות כולל זיכרון למחשב בעל קיבולת גבוהה, אמצעים להפקת ואחסון אנרגיה נקייה, ועוד .
במעבדה לסינתזה וחקר ננו-חומרים במכון טכנולוגי חולון אנו פיתחנו לאחרונה סינטזה של שני סוגים ננו-צינוריות העשויים מחומרים WS2 (טונגסטן דיסולפיד) ו-MoS2 (מוליבדן דיסולפיד) ששייכים למשפחת חומרים שכבתיים, כמו GRAPHENE למשל, שעל גילויו התקבל פרס נובל ב 2010. התהליך לסינתזה של ננו-צינוריות, שקוטרן 120-20 ננומטר בלבד (ראה תרשים ראשון), ופותח במעבדה של HIT ומתרחש בטמפרטורה של 800-900 מעלות צלסיוס בריאקטור עשוי מקוורץ (זכוכית עמידה בתנאים אלה). מחקר זה מאפשר קבלת ננו-חומרים בכמות גדולה ובאיכות מצוינת שמאפשרות חקר רב תחומי של תכונותיהם. אנו מקיימים שותפויות עם עשרות חוקרים פורצי דרך בכל העולם, שנעזרים בתוצרי המעבדה כדי לתת מענה לכמה מאתגריה הגדולים של האנושות בימינו. כך התגלו בננו-צינוריות שלנו מגוון תכונות מועילות ומבוקשות, ביניהן חוזק מכני גבוה ופעילות אופטו-מכנית מיוחדת, כי ננו-חומרים אלה מתנהגים כמוליכים למחצה. בזכות תכונותיהם הייחודיות תומכות הננו-צינוריות המופקות במעבדה בשפע פיתוחים חדשניים בתחומים רבים ושונים.
ננו-צינוריות של MoS2
ננו-צינוריות של WS2
להלן רשימה (חלקית) של פיתוחים חדשניים המבוססים על ננו-צינוריות ממעבדת הננו-חומרים של מכון טכנולוגי חולון:
יישומים רפואיים
תומכנים (סטנטים) למחלות לב וכלי דם, המוחדרים לגוף בהליך של צנתור, משמשים כפיגומים לכלי דם מתחדשים, ולאחר מכן נספגים בגוף. התומכנים עשויים מפולימר מתכלה בשילוב עם ננו-צינוריות של WS2, שמחזקות את החומר ואף משפרות את התמונה המוצגת למנתח במהלך הניתוח.
עצמות ומפרקים מלאכותיים (הנדסת רקמות עצם), עשויים מביו-חומרים בתוספת ננו-צינוריות המשפרות את תכונותיהם המכניות: חוזק, עמידות ללחץ, צפיפות, וגמישות.
AI
אחסון נתונים אופטיים במערך ננו-צינורות ואפשרות לגשת למידע זה בהמשך בעזרת למידת מכונה של המערכת הזו עבור מכשירים המריצים יישומי AI.
היישום הזה התאפשר בזכות כמה תכונות ייחודיות של הננו-צינוריות: אפקט פוטו-וולטאי – (ייצור אלקטרונים כתוצאה מתאורת החומר על ידי השמש), פייזואלקטריות piezoelectricity)) – יצירת מתח חשמלי בתגובה ללחץ או עיוותים מכניים), ופרואלקטריות -(ferroelectricity ) יצירת שדה חשמלי בתוך ננו-צינוריות המאפשר זרימת זרם חשמלי ללא ספק כוח חיצוני נוסף. תכונות אלה אחראיות על יכולת לזכור מידע.
אנרגיה מתחדשת
ייצור דלק מימן – הננו-צינוריות משמשות כאלקטרו-קטליזטורים בתהליך הירוק של הפקת דלק מימן נקי ישירות ממים.
אחסון דלק מימן – לננו-צינוריות יש שטח פנים נרחב – על משטחים חיצוניים, בתוך הליבה החלולה, ובין השכבות הדו-ממדיות – המאפשר קליטה ואחסון של חלקיקי מימן.
תאים פוטו-וולטאים מיוחדים המבוססים על התכונות של ננו-צינוריות כמו: מוליך למחצה, ומבנה גבישי מגולגל לצינור – מאפשרים הפקת אנרגיה סולרית ידידותית לסביבה.
תחבורה ותעופה
לוויינים, מטוסים, ספינות, כלי רכב חשמליים, וכטב"מים עשויים מחומרים פולימריים מרוכבים חזקים וקלים במיוחד, שתכונותיהם שופרו על ידי הוספת ננו-צינוריות.
יישומים צבאיים
אפודי מגן קלי משקל וחסיני קליעים, עשויים מפולימרים מרוכבים בתוספת ננו-צינוריות המחזקות את התכונות המכניות ומפחיתות את המשקל.
תאים סולריים לבישים, עם ננו-צינוריות בעלות אפקט פוטו-וולטאי שמייצרות חשמל ישירות מאור השמש, עבור יחידות שנמצאות בשטח. 
תעשייה
מיסבי החלקה בעלי חיכוך נמוך, עם ננו-כדוריות של WS2 בקוטר של 0.2 מיקרון (200 ננו מטרים) המשולבות בגרפיט או בשמני סיכוך, לשיפור פעולתן של מכונות תעשייתיות או כלי תחבורה שונים.
חיישנים פייזואלקטריים עשויים מננו-צינוריות של WS2 שההתנגדות החשמלית שלהן משתנה בתגובה לשינויי צורה או עיוותים אחרים, לגילוי פגמים מכניים במוצרים בתהליכי ייצור.
