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

FrogPhone je nové zařízení pro monitorování žabích populací

FrogPhone je nové zařízení pro...

Pro svou vysokou zranitelnost představují žáby výborný indikátor zdraví ekosystémů. Ke...
Piloty letounů F-35 čeká testování obřího letového simulátoru

Piloty letounů F-35 čeká testování...

Piloti stíhaček Lockheed Martin F-35 Lightning II budou brzy podstupovat...
Ochrana biometrických údajů: Umělé otisky na prstenu

Ochrana biometrických údajů:...

Jak používat biometrické údaje pro ověřování identity, aniž by se uživatelé museli obávat...
Jak předejít syndromu karpálního tunelu

Jak předejít syndromu karpálního...

Syndrom karpálního tunelu je onemocnění horních končetin, které vzniká...
Letecký simulátor Boeing 737 NG v Praze

Letecký simulátor Boeing 737 NG...

Psal se rok 2015, kdy se v hlavách několika milovníků letadel zrodila myšlenka...
Jaké jsou trendy v televizorech?

Jaké jsou trendy v televizorech?

Doba je rychlá a s ní je rychlý i vývoj televizorů. Kdo by si v...
Letadlové lodě jako zbraně minulosti? Možná je nahradí obří ponorky…

Letadlové lodě jako zbraně minulosti?...

Letadlové lodě jsou bezesporu nádherné a impozantní. Jenže také velice drahé a z...
Dirt eBike: Společnost Segway chystá terénní elektromotorku

Dirt eBike: Společnost Segway...

Není to tak dávno, co se naším hlavním městem proháněly stovky drahých...
Tesla jako poslušný pejsek: Funkci přivolání vozu řidiči využili více než milionkrát

Tesla jako poslušný pejsek: Funkci...

Tradiční čtvrtletní zpráva Tesly se pochlubila jednak neočekávaně pozitivními...
Muskova SpaceX staví zbrusu nové rakety Starship

Muskova SpaceX staví zbrusu nové...

Zaměstnanci Space Exploration Technologies Corporation, více známé pod...

Nenechte si ujít další zajímavé články

Jaká auta měla nejhorší výsledky crash testů?

Jaká auta měla nejhorší výsledky...

Ještě před tím, než se nový automobil začne prodávat, musí projít tzv....
Největší diktátor světa na Letné vydrží jen chvíli

Největší diktátor světa na Letné...

Prezident Antonín Zápotocký kráčí po Letenské pláni přesně do míst, kde se...
Kam nejdál ve vesmíru doletěla lidská technika?

Kam nejdál ve vesmíru doletěla...

Lidstvo se snaží pochopit, jak vesmír vznikl a jak funguje. Vysílá...
Rozvášnění obyvatelé města sežrali během Pařížské komuny zvěř v ZOO

Rozvášnění obyvatelé města sežrali...

Ludvík XIV. si v roce 1665 se zájmem prohlíží svoji nově zbudovanou menažérii u...
Nadívaní kapouni, pečení vrabci i kaše ze žaludů: Co se u nás jedlo ve středověku?

Nadívaní kapouni, pečení vrabci i...

Zatímco majetní čeští stavové si dopřávali hojnost masa,...
Přínos, nebo pohroma? Husity ve vypálení sv. Víta zastaví na poslední chvíli!

Přínos, nebo pohroma? Husity ve...

Pražští konšelé s hrůzou v očích sledují, jak husitští zbrojnoši ukládají otepi...
V čem nám pomáhají jedovatá zvířata? Z jejich jedů se vyrábějí léky!

V čem nám pomáhají jedovatá zvířata?...

Setkání s jedovatým zvířetem může pro člověka dopadnout tragicky. Současná medicína...
Neuvěřitelné rostliny: Co dokážou?

Neuvěřitelné rostliny: Co dokážou?

Rostliny jsou všude a většinou nad nimi často moc...
Španělský středověk v Americe? Když přijedou stěhováci, možné je všechno

Španělský středověk v Americe? Když...

Až se někdy dostanete do Miami, určitě navštivte i klášter...
Poznejte své IQ

Poznejte své IQ

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