Znajdź zawartość

Najbardziej oczywistym źródłem kolorów w przyrodzie wydają się być pigmenty. Okazuje się jednak, że niektóre ptaki, takie jak sójki i błękitniki, zawdzięczają barwę swoich piór nanostrukturom utworzonym przez "spienione" białka. Odkrycia dokonał zespół złożony z inżynierów, fizyków oraz biologów ewolucyjnych pracujących na Uniwersytecie Yale. Z przeprowadzonych przez nich analiz wynika, że błękitne ubarwienie skrzydeł niektórych ptaków jest możliwe dzięki tzw. rozdziałowi fazowemu białek i wody. Zdaniem autorów odkrycie może ułatwić prace nad tworzeniem coraz doskonalszych nanostruktur o pożądanych właściwościach optycznych. Proces rozdziału fazowego to nic innego jak rozdzielenie się mieszaniny dwóch lub więcej nierozpuszczających się w sobie substancji, które zostały uprzednio zmieszane ze sobą. Przykładem tego zjawiska może być np. uwalnianie się pęcherzyków CO2 z napoju lub rozwarstwianie się mieszaniny oleju z wodą. W przypadku ptasich piór rozdział fazowy polega na ucieczce pęcherzyków wody z kompleksów białkowych znajdujących się wewnątrz komórek. Powstające wówczas puste przestrzenie są wypełniane powietrzem, zaś proteiny przyjmują formę piany lub gąbki. Ich unikalny rozkład przestrzenny jest niezbędny dla powstania błękitnej barwy piór. Eksperci z Uniwersytetu Yale nie wykluczają, że to dopiero początek odkryć, które pozwolą na zastosowanie wniosków z obserwacji organizmów żywych w nanotechnologii. Zapewniają jednak, że już mają pomysł na uczczenie kolejnych sukcesów. Jak uważa dr Richard Prum, jeden z autorów badania, idealnie nada się do tego inny przykład praktycznego zastosowania rozdziału fazowego: szampan!

Wyhodowane w chińskim laboratorium, a przypominające kwiaty nanostruktury mogą wykrywać alkohol i, być może, znajdą również zastosowanie jako katalizatory. Z tlenku cynku uzyskali je Yujin Chen i zespół innych pracowników Politechniki w Harbin. Konwencjonalne alkomaty są wykonane z tego samego materiału. Wykrywają, kto pił etanol, poprzez odnotowywanie zmian w oporności elektrycznej warstwy wykonanej właśnie z tlenku cynku. Edman Tsang z brytyjskiego University of Reading uważa, że tradycyjne czujniki zostaną wyparte przez nanostruktury, które charakteryzują się większą czułością. Łatwo to wyjaśnić, jeśli weźmie się pod uwagę, że zanim te pierwsze staną się "wrażliwe" na alkohol etylowy, należy je najpierw podgrzać do temperatury 300°C. Wynalazek Chena jest gotowy do pracy w temperaturze "tylko" 140°C. Taka temperatura jest na tyle niska, że pozwala na wbudowanie czujników nowego typu w urządzenia stacjonarne. Mają one jeszcze jedną przewagę nad tradycyjnymi alkomatami. Nanostruktury są bardziej kompaktowe i energooszczędne. W ich przypadku pobór mocy wyraża się w nanowatach, podczas gdy w tradycyjnych urządzeniach w miliwatach. Tlenek cynku zmienia oporność, gdy zaczynają do niego przylegać cząsteczki alkoholu (ma miejsce adsorpcja). Nanostruktury wymagają niższej temperatury, ponieważ ich niewielkie rozmiary wzmacniają adsorpcję. Każdy "kwiatek" składa się z wiązki nanorurek o przekroju 15 nm. Utworzono je poprzez bombardowanie ultradźwiękami roztworu zawierającego cynk. Aby zbudować czujnik, badacze połączyli w obwód dwa płaty nanostruktur. Tylko jeden z nich był wystawiany na ewentualne działanie etanolu. Porównując oporność obu, można stwierdzić, czy w wydychanym powietrzu znajdował się alkohol. Nowy czujnik wykrywa tak małe ilości alkoholu, jak 50 części na milion. W praktyce konieczny jest dodatek platyny lub złota, by sensor stał się jeszcze czulszy. Tsang widzi wiele zastosowań nanokwiatów, np. przy monitorowaniu spalania gazów (w pojazdach mechanicznych lub fabrykach), analizie oparów lub składu pokarmów czy wydychanego powietrza. Przypuszczam, że nowy materiał może stanowić dobry materiał katalizujący — dodaje Tsang. Tlenek cynku z dodatkiem miedzi jest już stosowany do odsiarczania metanu.