Znajdź zawartość

Nanotechnologia i nanomateriały to z pewnością jedne z najpopularniejszych haseł w nauce XXI wieku. Najczęściej i najwięcej mówi się o węglowych nanorurkach, które obiecują przełom w wielu dziedzinach technologii. Ale operowanie w nanoskali to także inne materiały i technologie. Chociażby kontrolowanie pojedynczej molekuły... wody i kontrolowanie wyników jej dysocjacji w cienkich błonach. Osiągnięciem takim mogą się pochwalić pracownicy RIKEN - czołowego japońskiego instytutu naukowo-technologicznego. Przy pomocy mikroskopu tunelowego udało im się selektywnie kontrolować dysocjację molekuły wody w cienkiej błonie tlenku magnezu (MgO) o grubości zaledwie kilku atomów (ilustracja 1). W bardzo niskiej temperaturze mikroskop tunelowy pozwolił im wstrzykiwać tunelowane elektrony do molekuł wody na powierzchni błony (ilustracja 2) oraz wybierać jeden ze sposobów dysocjacji. Poprzez wzbudzanie wibracji molekuły do odpowiednio wysokiego stanu wywoływano dysocjację do grupy hydroksylowej (H + OH) (ilustracja 3a i 3b), zaś poprzez wzbudzanie wysokiego stanu elektrycznego wywoływano dysocjację do tlenu atomowego (O) (ilustracja 3c i 3d). Taka kontrola nad dysocjacją molekuł wody i wpływ na różne jej przebiegi, choć brzmi bardzo abstrakcyjnie, stwarza wyjątkowe praktyczne możliwości budowy nowych rodzajów katalizatorów. Szczególnie mocno oczekiwane są katalizatory pozwalające na łatwiejsze i tańsze wytwarzanie wodoru, potencjalnego źródła energii czystej ekologicznie. Zrozumienie dynamiki zachowania molekuł wody pozwoli być może na konstruowanie bardziej zaawansowanych i skomplikowanych katalizatorów na błonach z tlenków metali - te bowiem ujawniają coraz więcej ciekawych i użytecznych właściwości podczas badań w nanoskali.

Na Uniwersytecie Stanowym Karoliny Północnej powstał materiał, który umożliwi przechowywanie informacji z 20 płyt HD DVD na powierzchni około 1 cm2. Nowy materiał jest dziełem zespołu pracującego pod kierunkiem doktora Jagdisha Naryana i profesora Johna C. C. Fana. Naukowcy wykorzystali technologię domieszkowania, podczas której do materiału dodaje się obce jony lub atomy, zmieniając właściwości materiału. Amerykańscy uczeni dodali do tlenku magnezu metaliczny nikiel. Uzyskany w ten sposób materiał zawierał klastry atomów niklu, których rozmiary nie przekraczały 10 nanometrów kwadratowych. To 10-krotnie mniej, niż można uzyskać przy obecnie wykorzystywanych technikach. W ten sposób możliwe będzie 50-krotne zwiększenie pojemności układów scalonych. W układzie, który dotychczas mieścił 20 gigabajtów danych, będzie możliwe zapisanie terabajta informacji.