Naděje pro nanotechnologie

Zdá se, že další překážka stojící v cestě rozvoji nanotechnologií by mohla padnout. Při změnách probíhajících...


Zdá se, že další překážka stojící v cestě rozvoji nanotechnologií by mohla
padnout. Při změnách probíhajících v malých měřítcích lze totiž zřejmě omezit
energetické ztráty.
Konstrukční prvky nanotechnologií, jež jsou považovány za ústřední obor 21.
století, představují molekuly či dokonce samotné atomy. Vhodnými a neuvěřitelně
přesnými přesuny těchto částí hmoty na úrovni nanorozměrů jsou již dnes vědci v
laboratorních podmínkách schopni připravovat nové látky s velmi výhodnými
fyzikálními vlastnostmi (např. fullereny). Očekává se, že díky zdokonalení
nanotechnologického inženýrství bude možno sestavovat nesmírně malé stroje z
molekul či atomů, které budou mít uplatnění v nejrůznějších oborech lidské
činnosti, od informačních technologií po medicínu.
Novým příslibem pro další pokrok na poli nanotechnologií je zveřejnění výsledků
několikaletého pozorování týmu britského fyzika Denise Evanse. Článek
publikovaný v renomovaném časopise Physical Review Letters přitom zpochybňuje
absolutní platnost druhého zákona termodynamiky. Podobná hypotéza byla v
minulosti zformulována již několikrát, ale snad dosud nikdy nebylo toto tvrzení
vysloveno s takovou razancí a opřeno o rozsáhlý laboratorní výzkum a výpočty.
Profesor Denise Evanse, odborník na statistickou mechaniku kapalin, se totiž
domnívá, že na úrovni atomů a molekul není možné aplikovat stejné
termodynamické vztahy, které platí ve fyzikálním prostředí vnímaném lidskými
smysly. Na co se podle něj má zaměřit pozornost, je především druhý
termodynamický zákon.
Tento zákon, formulovaný více než před sto padesáti lety, vyvolává zájem nejen
mezi vědci. Ve své prozaičtější podobě v podstatě udává, jakým způsobem se
vyměňuje teplo mezi tělesy, která mají různou teplotu, jak se teplo mění v
práci (tzv. Carnotův cyklus) a jak vzniká tzv. termodynamická rovnováha tedy
stav, k němuž směřuje každá pozorovaná soustava. Druhý termodynamický zákon je
velice úzce spjat s termínem entropie, veličinou, která je zhruba řečeno mírou
neuspořádanosti systému. Zjednodušená interpretace druhého termodynamického
zákona říká, že neuspořádanost izolovaných soustav neustále vzrůstá.
Tři termodynamické zákony patří k takřka nedotknutelným pilířům moderní fyziky
a jsou od nich odvozena všechna následná termodynamická pravidla. V médiích
bylo mimo jiné v souvislosti s výše zmíněným Evanovým článkem připomenuto, že
slovutný Americký patentový úřad se odmítá zabývat přihláškami vynálezů, které
jsou založeny na porušení termodynamických zákonů, není-li přiložen funkční
model (jedná se například o různé podoby nechvalně proslulého stroje nazývaného
"perpetum mobile"). Článek Denise Evanse a jeho spolupracovníků nezpochybňuje
platnost termodynamických zákonů jako takových. Upozorňuje ale na skutečnost,
že při změně formy energie na úrovni miliontin milimetru nemusí vždy docházet k
energetickým ztrátám, tj. k přeměně organizované formy energie na teplo. Pokud
se tyto výzkumy potvrdí, nezůstanou určitě jen teoretickou konstrukcí, ale
budou mít značný vliv na nanoinženýrství. V laboratořích bylo již připraveno
například nanokolečko s ultranízkým třením.









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