Jak je velký jeden nanometr J I Ř Í K Ů S

Transkript

1 J I Ř Í K Ů S Česká republika má v nanotechnologiích světové renomé, a to především v oblasti nanovláken. Přitom jen málokdo ví, co to nanotechnologie jsou a k čemu jsou dobré. Jak je velký jeden nanometr Nano je předpona pro měřítko, které označuje něco velmi malého. Mili, mikro, nano, piko, tak nás to ve škole učili. Jeden milimetr ještě dokážeme změřit pravítkem. Jenže jeden nanometr už neuvidí ani mravenec, i kdyby si na to vzal lupu, natož člověk. Jeden nanometr je jedna miliardtina metru. Rozdíl mezi nanometrem a metrem je přibližně jako rozdíl mezi velikostí tenisového míčku a zeměkoulí. Na neviditelný nanosvět se lze podívat pouze pomocí elektronového mikroskopu, který pracuje s tak velkým rozlišením. Historie nanotechnologií tak souvisí se začátkem používání elektronových mikroskopů v 80. letech 20. století. Mimochodem, v současné době pochází jedna třetina

2 elektronových mikroskopů používaných v laboratořích po celém světě z Brna, kde máme tři výrobce, kteří patří mezi absolutní špičku ve svém oboru. Je důležité si uvědomit, že právě elektronová mikroskopie stála u zrodu nanotechnologie, tedy technologických postupů, které manipulují s hmotou na neviditelné nanoúrovni molekul a atomů, a dosahují tak úplně nových vlastností a funkcí materiálů. Nanotechnologiím se daří dokonce vytvářet i materiály úplně nové.. Proč by 10. září mělo být českým nanodnem Logika je v datu, desátý den, devátý měsíc. Jeden nanometr je, zapsáno matematicky, 10 na -9 metru, tedy Inspiraci je možné nalézt v USA, které jsou světovou nanotechnologickou jedničkou. Američané mají Národní nanotechnologický den, ale protože píšou datum opačně než my, na prvním

3 místě je měsíc a pak teprve den, takže 10 na -9 je v USA 9. října (9. 10.). Důvodem zavedení Národního nanotechnologického dne v České republice by měl být fakt, že právě naše země je jedním ze světových inkubátorů aplikací nanotechnologií do konkrétních výrobků. Díky patentu stroje Nanospider na průmyslovou výrobu nanovlákna z roku 2004 jsme byli jedni z prvních, kdo s tím ve světě začal. V současnosti patříme mezi světovou špičku v aplikacích nanotechnologií v konkrétních produktech. Umíme vyrábět nanotextilie, nanooptiku, nanokosmetiku, pomocí nanotechnologií dokážeme vyčistit vodu i vzduch a dokážeme je použít v biotechnologiích i v konstrukci revoluční 3D baterie. Česko je nano, malá země, ale zároveň nanosuperman. Jsme pionýři začínající (nano)technologické revoluce. Zavedením Národního nanotechnologického dne v ČR bychom o tom vyslali vtipný marketingový signál všem doma i celému světu..

4 K čemu je dobrá nanopavučina Nanovlákno je tisíckrát tenčí než lidský vlas. Pomocí tzv. elektrostatického zvlákňování v zařízení Nanospider vzniká tenká pavučinka slepených nanovláken, jejíž otvory jsou podobně jako průměr nanovláken velmi malé, řádově desítky až stovky nanometrů. A právě v tom je ten trik, když se budeme ptát, k čemu je nanopavučina dobrá. Díky svým velmi malým otvorům dokáže totiž filtrovat na molekulární úrovni. Zadrží velké molekuly, bakterie, viry i všechny další mikročástice a propustí jen malou molekulu, např. kyslíku nebo vody. Nanomembrána zabudovaná do ústenek, šátků, respirátorů nebo jako součást filtrů ve vzduchotechnice či sítěk do oken zachytí všechny patogeny, bakterie, viry i alergeny při pylové sezoně. Čistička s nanofiltrem dokáže vyrobit pitnou vodu z těžce kontaminované odpadní vody i z prasečí kejdy. Pomocí takové technologie bude v budoucnosti možné uzavřít vodní cyklus rodinného domu nebo bytu. Všechnu odpadní vodu, kterou vyprodukujeme, včetně moči a stolice, vyčistí a vrátí znovu zpět do rozvodu jako pitnou. Jiné zajímavé použití nanovláken je zaměřené na zvýšení komfortu spánku alergiků. Lůžkoviny s nanomembránou v textilii jsou nepřekonatelnou překážkou pro prachového roztoče. Stejně jako slon neproleze myší dírou, ani roztoč se nedostane nanootvorem do polštářů, dek a matrací, kde normálně vytváří své kolonie a produkuje alergeny. Alergik může spát bez rizika, že ho budou budit záchvaty kašle, pálení v očích nebo ucpaný nos. Do polštáře s nanomembránou mu roztoč ani jiný neviditelný parazit nevleze. Nanovlákna nacházejí velké uplatnění také v medicíně, lze z nich vytvořit tzv. scaffoldy pro výrobu náhradních lidských tkání nebo třeba nanovlákennou náplast pro chirurgy, která zajistí lepší hojení..

5

6 Doba grafenová Archeologie rozlišuje dobu kamennou, bronzovou a železnou. S určitou nadsázkou můžeme konstatovat, že nyní přichází doba grafenová. Grafen je vynález nanotechnologů patentovaný v roce 2004, často označovaný jako zázrak nanotechnologie a první z řady tzv. 2D materiálů. Přitom se chemicky jedná o obyčejný uhlík, který je vedle vodíku základním stavebním kamenem všech organických sloučenin. Rozdílem oproti uhlíku v náplni tužky je však hexagonální uspořádání atomů v grafenu a jeho tloušťka, která je pouhá jedna molekula. Proto označení 2D. Grafen je mnohem pevnější než ocel nebo karbonové vlákno, je ultralehký, ultratenký, průhledný, supervodivý a recyklovatelný. Už v současnosti se vylepšují vlastnosti materiálů přidáváním grafenu, aby byly pevnější a současně lehčí. Firma HEAD použila grafen v konstrukci tenisové rakety a lyží, španělská firma Catlike používá grafen ve sportovních helmách nebo obuvi pro cyklisty atd. Grafenové senzory pro lékařskou diagnostiku vyrábí kalifornská firma Nanomedical Diagnostics. Důležitou oblastí je uskladnění rychle dostupné elektrické energie. Čínská firma Dongxu Optoelectronics představila loni grafenovou baterii pro smartphony, která se nabije za 15 minut. Grafen má ale potenciál zcela změnit způsob, jakým stavíme a konstruujeme. Bude to znamenat zánik výroby založené na zpracování železa, konec oceláren a obrábění kovů.

7 Výroba se přesune do menších digitálních manufaktur, kde se budou díly pevnější a lehčí než ocel tisknout z grafenových kompozitů na 3D tiskárnách. Možná vás napadne podobná otázka jako ve filmu Pelíšky: A co oceláři...? Dalo by se na ni odpovědět, že se budou muset rekvalifikovat na nanotechnology.. Autor tématu: Jiří Kůs, předseda výkonné rady Asociace nanotechnologického průmyslu ČR Nanotechnologie se vyvíjí o něco rychleji, než jsem čekal. Virtuální realita o něco pomaleji." Nick Bostrom, futurolog, profesor na Oxfordské univerzitě

8