Velké možnosti malého světa

Molekuly vody mohou proudit uhlíkovými nanotrubicemi desettisíckrát až stotisíckrát rychleji, než předpovídaly dosavadní konvenční modely. Objev objasňuje řadu biologických dějů v buňkách, současně má praktický význam pro tvorbu mimořádně účinných filtrů, pro nové metody aplikace léků nebo výrobu citlivých senzorů…

Velmi malé trubice se „neucpávají“. Podivně znějící objev rozšiřuje možnosti využití nejslibnějších konstrukčních látek budoucnosti, nano-materiálů.

Molekuly vody mohou proudit uhlíkovými nanotrubicemi desettisíckrát až stotisíckrát rychleji, než předpovídaly dosavadní konvenční modely. Objev objasňuje řadu biologických dějů v buňkách, současně má praktický význam pro tvorbu mimořádně účinných filtrů, pro nové metody aplikace léků nebo výrobu citlivých senzorů.

„Někteří teoretikové tento jev předvídali už v roce 2001, ale přesto byl jeho důkaz poněkud nečekaný,“ komentoval výsledky svého týmu profesor Bruce J. Hinds z University of Kentucky. „Nicméně je to příjemné překvapení,“ dodal.

Profesor Hinds je šéfem Skupiny funkčních nanomateriálů na University of Kentucky, mezi jejíž úkoly patří výzkum pórovitých membrán složených z uhlíkových nanotrubic – dutých vláknitých struktur, které mají průměr mnohotisíckrát menší než lidský vlas.

Různé kombinace takovýchto trubic procházejících membránou mohou vést k vytváření filtrů, které dokáží přesně a účinně oddělovat různé chemické látky.

Efektivnost a selektivní účinky takových filtrů by se mohly ještě zvýšit tím, že se do struktury vstupní nebo výstupní části nanotrubic zabudují další atomy či molekuly se specifickými elektrochemickými účinky. Výsledkem má být filtr, který lze velmi přesně „vyladit“ na konkrétní látku.

Takové membrány by přivítal nejen chemický průmysl, mohly by se uplatnit i v medicíně, potravinářství a ve vojenství. Někteří odborníci například upozorňují, že uniforma ušitá z takovéto tkaniny bude nejen „dýchat“, ale současně vojáka ochrání i před chemickým útokem.

Potíž je v tom, že pro vytvoření účinného filtru je třeba do membrány zabudovat obrovské množství nanotrubic – řádově stovky miliard na čtvereční metr.

Odborníci z Hindsovy skupiny i vědci z jiných ústavů proto hledají možnosti, jak výrobu nanotrubic zjednodušit a zrychlit. Zatímco ještě před dvěma lety dokázali vytvořit membrány o ploše několika málo centimetrů čtverečních, dnes už mají k dispozici proces, díky němuž lze vyprodukovat přibližně 90 čtverečních metrů za den. Hinds věří, že při průmyslové výrobě jejich cena klesne na jeden až dva dolary za čtvereční metr.

Při práci s nanotrubicovými membránami vědci loni na podzim zaznamenali, že molekuly některých tekutin takovými filtry pronikají mnohem rychleji, než se očekávalo. „Zkoušeli jsme různé kapaliny, ale voda byla nejrychlejší, “ konstatoval Hinds. „Je to tím překvapivější, že uhlík tvořící nanotrubice se nemá s vodou moc rád. Přesto kapalina proniká membránou tak rychle, jako by jí překážka skoro ani nekladla odpor.“

Hinds se domnívá, že důvod je v prostorovém uspořádání atomů uhlíku tvořících stěnu nanotrubice. Zjednodušeně řečeno, tato struktura má tak „atomově plochý“ povrch, že při pohybu molekul kapaliny kolem ní téměř nevzniká tření.

Jev objasňuje některé pochody při transportu molekul v buňkách a tkáních, současně ale pravděpodobně ještě zvýší zajímavost nanotrubicových membrán pro praxi. Nabízí se například možnost aplikace léků skrz kůži a další využití.

„Už jsme kontaktovali některé společnosti, jestli se nechtějí na výzkumu finančně podílet,“ sdělil Hinds médiím. „Kdo bude první, nejen že se zaslouží o rychlý pokrok ve výzkumu, ale získá také nezanedbatelné výhody při zavádění do praxe.“

Jan Novák, Lidovky.cz

Ohodnoťte tento článek!