Jak zvážit atom? Grafenem!

2. listopad 2009 | 06.00 |

grafen2Uhlík je hvězdným chemickým prvkem. Jakoby mu nestačilo, že umožňuje veškerý život na Zemi. V posledních letech je o něm čím dál více slyšet i nejrůznějších technologických odvětvích, jejichž společným jmenovatelem je předpona nano-. Za nejperspektivnější materiál, který vykazuje řadu skutečně nečekaných až těžko uvěřitelných vlastností, je považována zvláštní forma čistého uhlíku – grafen. Tvoří jej rovinná síť jedné vrstvy atomů uhlíku uspořádaných do tvaru šestiúhelníků. Tato forma uhlíku má nejenom výjimečné elektrické vlastnosti, ale zdá se, že se dá využít v nanosvětě jako velmi citlivé váhy.

Grafenová vlákna jsou asi 1000x silnější než ocel a jsou také velmi dobrými vodiči tepla a elektrického proudu. Jejich použití jako vah je založeno na zkušenosti, kterou má každý z nás, kdo se kdy snažil vyloudit nějaký zvuk z kytary či jiného strunného nástroje. Struny o různé tloušťce kmitají s jinou frekvencí. Jako vibrující struna, která má průměr jen několik nanometrů a je tedy více než 1000x slabší než lidský vlas, může být použito právě grafenové nanovlákno. Když se na jeho povrchu zachytí třeba jediný atom či molekula, změní se rezonanční frekvence její vibrace. Z této změny pak vědci mohou posoudit, jaké vlastnosti přiložený atom či molekula měly – například vypočítat hmotnost nanoobjektu. Citlivost je skoro nepředstavitelná. Pohybuje se totiž kolem 1 zeptogramu (zg). To je deset na mínus 21 gramu. Je to asi hmotnost 2 atomů zlata. Tato myšlenka není sama o sobě nijak revoluční – podobné postupy užívají i vědci v kalifornských laboratořích v Berkeley či na Caltechu. Co je však nové je způsob, jakým vědci ve Finsku vibrace měřili. Z grafenového nanovlákna, které se za určitých podmínek může změnit v polovodič, vytvořili tranzistor. Nanovlákno je současně vibrujícím elementem  a současně čtecím zařízením v tranzistoru. Vědci nyní umějí vážit nejen atomy těžších prvků (např. chromu), ale i menší a lehčí atomy, např. argonu. Tato technologie by mohla vést časem ke zjištění hmotnosti jediného nukleonu, jako je např. proton či neutron. 

Zpět na hlavní stranu blogu

Hodnocení

1 · 2 · 3 · 4 · 5
známka: 1 (1x)
známkování jako ve škole: 1 = nejlepší, 5 = nejhorší

Komentáře

RE: Jak zvážit atom? Grafenem! hojdy 03. 10. 2013 - 18:28