Křemík i fullereny

Nanotechnologie pro kosmický výzkum Nanotechnologie jsou velkým příslibem nejen pro informační technologie a medicínu...


Nanotechnologie pro kosmický výzkum
Nanotechnologie jsou velkým příslibem nejen pro informační technologie a
medicínu, ale i pro kosmický výzkum. Miniaturní zařízení zde naleznou uplatnění
na řadě úrovní, od nanomateriálů přes miniaturní palubní systémy s autonomní
inteligencí až po vesmírné mikrosondy či nanovozidla pro výzkum planet.
Výzkumný tým NASA v houstonském Johnson Space Center dnes patří ke špičce v
nanotechnologickém výzkumu. Laboratoře NASA jsou i přes občas probleskující
informace o škrtech v rozpočtu této instituce jedny z nejlépe vybavených na
světě. Pozornost se zde soustřeďuje především na využití nových materiálů v
konstrukci kosmických lodí a také k nanoelektronice či nanomedicíně sloužící
pro zkvalitnění života astronautů v kosmickém prostoru.

Vše z fullerenů
V centru pozornosti jsou samozřejmě fullereny, obří molekuly uhlíku, které mají
díky své konfiguraci ideální vlastnosti. Velký vnitřní prostor molekuly
fullerenu umožňuje do jeho dutých struktur umístit atomy některých kovů, které
nemusejí tvořit s fullerenem chemickou vazbu, ale přesto příznivě ovlivňují
jeho vlastnosti. Na bázi fullerenů je možné připravit takřka nekonečné variace
polymerových řetězců či derivátů, kde umístění jednotlivých atomů (např. niklu
nebo kobaltu) uvnitř "fullerenového míče" určuje fyzikální vlastnosti látky.
Tak byl připraven např. supravodivý fullerenový obvod, stejně jako nejtvrdší
materiál, jaký člověk dosud poznal, derivát fullerenu, který je tak pevný, že
zanechává rýhy i na samotném diamantu. Žáruvzdorné materiály odolnější více než
fenolové epoxidové pryskyřice či kompozita stokrát pevnější než ocel, ale
zároveň s nepatrnou hmotností nemohly uniknout pozornosti vědců a manažerů
NASA. Oblast konstrukčních materiálů zahrnuje tři hlavní okruhy vývoje:
kompozity, multifunkční materiály a takzvané samouzdravování (tj. inteligentní
materiály se schopností automaticky zacelovat mikrotrhlinky ve své struktuře).

Nanotrubičky do vesmíru
Základním stavebním materiálem umělého mikrosvěta se stávají uhlíkové
nanotrubičky, až stotisíckrát tenčí než lidský vlas. Vykazují nejen neobyčejnou
pevnost a pružnost, ale mají i jiné příznivé vlastnosti, např. schopnost vést
elektrických proud a za jistých okolností se dokonce chovat jako polovodiče. V
laboratořích IBM se už v minulém roce podařilo sestavit z jediné uhlíkové
nanotrubičky funkční logický obvod: vrstvička uhlíkových atomů srolovaných do
supertenkého stébla se proměnila v napěťový inventor, čímž vzniklo v jediné
molekule hradlo typu NOT, jeden ze tří základních typů logických obvodů
pracujících v drtivé většině počítačů. Vlastnosti nanotrubiček jsou předmětem
intenzivního výzkumu. Je jisté, že mohou dosahovat i makroskopických délek a ve
spojení s dalšími materiály lze připravovat jejich nejrůznější "odrůdy",
vyznačující se unikátními vlastnostmi. Zkoumá se, jak by nanotrubičky mohly být
využitelné např. při konstrukci baterií, obvodů, displejů s vysokým rozlišením,
interferometrů a dalších elektronických komponent.
Nitridové nanotrubičky navíc mají výtečnou tepelnou odolnost, což je dalším
velkým příslibem zejména pro konstrukce senzorů, které mohou být v kosmickém
prostoru vystaveny velmi nepříznivým podmínkám.

Nové možnosti
Už na začátku roku 2000 byl v kalifornské pobočce firmy Lockheed Martin
zkonstruován raketový motor velikosti poštovní známky. Motorek zvláštní
konstrukce, který je sestaven ze šesti vrstev křemíku, má plochou spalovací
komoru, silnou pouze tři milimetry a napojenou na trysky. V budoucnosti by
podobná zařízení mohla stonásobně snížit cenu za dopravu na oběžnou dráhu kolem
Země. Podle konstruktérů firmy Lockheed Martin by přibližně stovka takových
motorů, zabudovaná v jedné raketě, mohla vynést malou družici na oběžnou dráhu.
Miniaturní raketové motory by mohly být i součástí inteligentních zařízení, jež
v blízké budoucnosti dopraví vzorky z Marsu na kosmickou sondu kroužící kolem
této planety.
To všechno je ale jen počátek miniaturizace, která může zcela změnit
astronautiku. "Chceme vytvořit systémy o velikosti nepřesahující jednu desetinu
mikrometru," říká Eric Drexler, jeden z vizionářů oboru a autor prvních knih o
nanotechnologii. Díky těmto fungujícím nanosystémům, v nichž křemíkovou
technologii nahradí karbonové nanotrubičky, nebude problém dopravit do kosmu
materiál při velmi malých nákladech. V kosmickém výzkumu se hovoří i o tom, že
inteligentní nanoroboti budou moci osidlovat planety a připravovat zde
prostředí pro přistání člověka to je však zatím hodně vzdálená hudba
budoucnosti.

Zdroje informací na internetu
http://www.nano.gov/ nanotechnologický portál
http://www.space.com/ vše o kosmonautice, zpravodajství, obsah je zpracován
populární formou
http://www.ipt.arc.nasa.gov/, http://www.amtexpo.com/nano/,
http://www.nas.nasa.gov/Groups/SciTech/nano/index.html nanotechnologické
stránky NASA
Stránky NASA na http://www.nas.nasa.gov/Groups/SciTech/nano/index.html obsahují
velké množství výkladových materiálů, týkajících se principů fungování
nanotechnologických mechanismů









Komentáře
K tomuto článku není připojena žádná diskuze, nebo byla zakázána.