Nanotrubičkami proti radarům i k lepším harddiskům

Společným jmenovatelem velké části odborné práce geofyzika a vědeckého dobrodruha Günthera Kletetschky je magnetismus. Tentokrát díky jeho vášni spatřil světlo světa nový materiál, který bude moci sloužit například pro zneviditelnění aut či letadel pro radary nebo dokonce jako nové paměťové médium.

Uhlíkové nanotrubičky jsou jednou z forem uhlíku, která se v přírodě vyskytuje pouze ve stopovém množství. K získání dostatečného objemu tohoto unikátního materiálu je třeba využít některý z postupů vynalezených člověkem. Pro získání relativně dlouhých trubiček (představme si ale délku měřenou maximálně v milimetrech) se využívá technika tzv. nánosu chemickým vypařováním. Důležité je, že tato technologie, během níž vznikají trubičky ve speciální pícce, potřebuje pro své zdárné dokončení páry železa, resp. jeho oxidu. Tento způsob výroby má zajímavý důsledek. V takto vyrobených trubičkách se vytvářejí v nich stopy železného minerálu, která trubičku v jistém místě ucpává zevnitř. Takové “buřtíky” jsou velmi malé, jejich délka se měří v nanometrech. Toto malé zrníčko železa vlastně může fungovat také jako neviditelná, oscilující magnetická kompasová střelka.

Magnetická částice, zachycená v uhlíkové trubičce, je pochopitelně ovlivňována svým okolím. Prostředí stejně jako zrníčko a v něm neviditelná samotná střelka, vibruje. (Tato vibrace vlastně nakonec není nic jiného než teplota.) Pohyb střelky tedy ovlivňují vibrace okolních molekul a střelka se tudíž nestáčí podle magnetického pole Země směrem k severnímu magnetickému pólu, ale volně osciluje. Tedy, alespoň by tomu tak mělo být. Ve skutečnosti však její pohyb drží ve vězení trubička, která je elektricky vodivá. A právě její vodivost ovlivňuje oscilaci magnetické střelky v trubičce tak, že jí jisté typy pohybů zcela zakazuje a nechává ji otočenou pouze v jednom směru.
Tento zvláštní materiál, který vlastně vznikl spíše náhodou, poté vystavovali vědci z kolektivu Günthera Kletetschky různým frekvencím magnetického pole. Měřením tzv. magnetické susceptibility materiálu pak dokázali zjistit, jaká je frekvence oscilací vlastní neviditelné střelky. Vnější magnetické pole o přesné frekvenci dokáže “vysvobodit” střelku ze “zakletí” trubičky, která ji udržuje v jedné pozici. Tomuto jevu říkáme “tunelový jev” – střelka se díky působení vnějšího magnetického pole dokáže odpoutat od restrikcí, které jí dává okolní trubička z vodivého uhlíku. Vědci tedy objevili nový druh materiálu, který má vlastnosti, které by v přírodě mít nemohl.

Důležité je, že tento materiál může mít značné množství využítí v technologiích. Jeho asi nejdůležitější makroskopická vlastnost vyplývá z jejich schopnosti interagovat s elektromagnetickým vlněním. Tohoto principu využívá např. i jeden z nejběžnějších vojenských detekčních přístrojů, radar. “Pakliže bychom si natřeli auto materiálem z těchto nanotrubiček, mohli bychom si jezdit tak rychle, jak bychom chtěli, radar by nás prostě neviděl,” usmívá se Kleteteschka. Je to dáno tím, že různě velké krystalky interagují s různými frekvencemi. Pokud budeme umět vyrábět krystalky konkrétní velikosti, budeme umět zneviditelnit předměty pro zcela konkrétní vlnovou délku.
Nový materiál otevírá také možnosti zvětšení hustoty digitálního záznamu. Takto nadesignované magnetické částice umožňují průlom takzvané superparamagnetické bariéry, která limituje dnešní technologii ukládání digitálních dat. Během minulých let se navyšovaní plošné hustoty dat na hardisku zpomalilo ze 40 % za rok na pouhych 10-15 %. Příčina je ve fundamentální fyzice. Abychom nahráli více dat na určitou plochu média, potřebujeme menší plochu na jeden bit záznamu. Nicméně je obtížné zmenšit magnetická zrníčka pod jednu konkrétní velikost, tak aby si zachovávala stabilní magnetický signál. Nejmenší možná velikost stabilního zrníčka se nazývá “superparamagneticky limit”. No a problém je, že výrobci harddisků dosáhli tohoto limitu. Nově objevený material ukazuje, ze je možné tento limit překonat tím, že se magnetická zrníčka zkombinují s uhlíkatými nanotrubičkami a zrníčka pod superparamagnetickým limitem, co by měla normálně nestabilní záznam, mohou být použita v dosud nevídané hustotě magnetického záznamu a tedy posunout technologii hardisku novým směrem.
Zajímavostí nové studie, která právě vyšla v odborném časopise Scientific Reports, je ještě jedna věc. Jedním ze čtyř spoluautorů článku je Jan Lindauer, který byl v době přípravy výzkumu teprve studentem gymnázia v Karlových Varech. “Jeho práce se ukázala být natolik přínosná, že se v takto nízkém věku stal přímým spoluautorem odborné studie,” vysvětluje Kletetschka.

PřFUK

Rubriky:  Technika Technologie
Publikováno:
Další články autora
Právě v prodeji
Tip redakce

Související články

Model Rapide E: První elektromobil značky Aston Martin

Model Rapide E: První...

Je to jen několik dní, co britská automobilka Aston Martin...
Volvo chce svým automobilům umožnit vzájemnou komunikaci

Volvo chce svým automobilům...

Automobilka Volvo je dlouhodobě známá svým důrazem na bezpečnost. Právě z...
Vzlétlo největší letadlo na světě

Vzlétlo největší letadlo na světě

Americká společnost Stratolaunch Systems vyvinula největší letadlo...
Jaký je nejvýkonnější počítač v České republice?

Jaký je nejvýkonnější počítač v...

Fakulta elektrotechnická a Fakulta informačních technologií ČVUT v Praze...
Izraelští vědci vytvořili srdce za pomoci 3D tiskárny

Izraelští vědci vytvořili srdce...

Vědci z univerzity v izraelském Tel Avivu včera představili...
Rychle, chtějí rychlovlaky

Rychle, chtějí rychlovlaky

Při nedávné Železniční konferenci v Pardubicích se Správa železniční...
Kolik je v oceánech plastů? Nová technologie bude provádět monitoring z vesmíru

Kolik je v oceánech plastů? Nová...

O znečištění světových moří se píše a hovoří už desítky let. Dlouho se...
Minidružice přestaly po několika měsících komunikovat

Minidružice přestaly po několika...

Na sklonku roku 2018 vyslala společnost SpaceX na oběžnou dráhu několik...
Kalhotky proti znásilnění

Kalhotky proti znásilnění

Textilní společnost Moira ze Strakonic, která vyrábí funkční prádlo, začala vyvíjet...
Volkswagen testuje autonomní vozy v ostrém provozu německého Hamburku

Volkswagen testuje autonomní vozy v...

Autonomní vozy e-Golf od automobilky Volkswagen se jako jedny z...

Nenechte si ujít další zajímavé články

Tajemství městských erbů: Proč mají Pardubice ve znaku přepůleného koně?

Tajemství městských erbů: Proč mají...

Ješek z Pardubic se roku 1158 účastnil tažení císaře Fridricha Barbarossy na Milán. Po...
Nejšpinavější předměty, kterých se denně dotýkáme!

Nejšpinavější předměty, kterých se...

Většina lidí považuje za bakteriemi nejvíc zamořenou věc v domácnosti...
Co se skrývá pod nejvyšší horou sluneční soustavy?

Co se skrývá pod nejvyšší horou...

Jedním z nejvýraznějších útvarů na povrchu Marsu je obrovská štítová sopka...
Jakými vlastnostmi vynikali Hunové, kteří se stali postrachem Evropy?

Jakými vlastnostmi vynikali...

Římská říše se ocitá v poslední agónii. Většinu evropského kontinentu tehdy...
Jak se ubránit před útoky nebezpečných zvířat?

Jak se ubránit před útoky...

Útok žraloka, medvěda, nebo tygra. Nebezpečí, které může číhat třeba i...
Přehledně: Ošklivá mláďata roztomilých savců!

Přehledně: Ošklivá mláďata...

Když vyrostou, jsou doslova k sežrání. Po narození ale půvabem zrovna...
Německá ponorka potupila Brity ve Scapa Flow

Německá ponorka potupila Brity...

Günther Prien nedočkavostí ani nedýchá. Připadá si jako liška v zaječí noře....
Opice s opicí a ptáci na záchytce: Notorici říše zvířat

Opice s opicí a ptáci na záchytce:...

Alkohol dokáže proměnit lidi v divokou zvěř. A z divoké zvěře nadělat loupežné...
Kde hledat ztracený poklad kapitána Kidda? Legendy přetrvávají dodnes!

Kde hledat ztracený poklad kapitána...

Hrabě Bellamont se hrabe v truhle plné zlata. Nemůže se nabažit snadné kořisti. Muž,...
Poznejte své IQ

Poznejte své IQ

V našem profesionálně sestaveném testu ihned zjistíte přesné výsledky a obdržíte certifikát.