Zinātnieki pavisam nejauši radījuši “brīnummateriālu”

FOTO: Nature, volume 568, pages216–220 (2019)

Zināms, ka daudzi no slavenākajiem un nozīmīgākajiem atklājumiem veikti pavisam nejauši. Sākot ar teflonu un mikroviļņu krāsni un beidzot ar penicilīnu. Cenšoties atrisināt kādu problēmu, zinātniekiem dažreiz patiešām izdodas atklāt visai negaidītas lietas. Tieši tas notika pavisam nesen, kad zinātnieki nejauši radīja tā saucamo fosforēna nanolenti – materiālu, kas sastāv no visuma pamatelementiem un ir ar potenciālu revolucionizēt virkni tehnoloģiju.

"Eksperimentā mēs centāmies sadalīt fosfora kristāla slāņus divdimensionālās plāksnēs. Tā vietā mēs radījām sīkas nanolentītes, kas bija viena atoma biezumā, 100 atomu platumā un 100 tūkstošu atomu garumā. Pirms paziņojām par atklājumu, mēs pavadījām trīs gadus, lai attīstītu jaunā materiāla radīšanas tehniku," paziņojumā rakstīja zinātnieki.

Divdimensionālajām lentītēm ir vairākas apbrīnojamas īpašības. To platuma un garuma attiecība ir līdzīga kā kabeļiem, kas tur Zelta vārtu tiltu.

FOTO: Nature, volume 568, pages216–220 (2019)

Materiālam ir ļoti pārsteidzošas un viegli manipulējamas īpašības, piemēram, kā tas vada elektrību. Turklāt tas ir ārkārtīgi elastīgs, kas nozīmē to, ka tas var perfekti ieņemt jebkuras virsmas kontūras, uz kuras tas atrodas, kā arī var tikt locīts.

Transformatīvais potenciāls

Vairāk nekā 100 zinātniskajos pētījumos tika paredzēts šāda veida nanolenšu transformatīvais potenciāls, kā arī spriests, vai šādu materiālu ir iespējams radīt. Tomēr tikai tagad jaunā pētījumā, kas publicēts zinātniskajā žurnālā “Nature”, sniegta detalizēta informācija par agrāk veikto atklājumu.

Iespējams, nozīmīgākais labums, ko varētu sniegt šis materiāls, ir saistīts ar bateriju tehnoloģijām. Fosforēna nanolentīšu gofrētā struktūra nozīmē to, ka uzlādētie joni, kas darbina bateriju, varētu kustēties 1000 reižu ātrāk, nekā iespējams pašlaik. Tas nozīmē, ka ievērojami samazinātos bateriju uzlādes laiks, kā arī to ietilpība palielinātos par 50 procentiem.

FOTO: Nature, volume 568, pages216–220 (2019)

Tas viss sniegtu lielu labumu elektromobiļu un lidmašīnu industrijā, kā arī ļautu mums labāk glabāt atjaunojamo enerģiju un pamazām atteikties no fosilā kurināmā. Tas arī nozīmē, ka nākotnē baterijās varētu izmantot nātrija nevis litija jonus, kā arī ļautu izgatavot daudz mazākus un ātrākus datorus un citas ierīces.

Teorētiski šīs nanolentītes varētu iestrādāt arī dažādos audumos, ļaujot lieko siltumu pārvērst enerģijā, piemēram, varētu radīt termoelektriskos T-kreklus, kas kalpotu arī kā sirds ritma un cukura līmeņa asinīs monitori un kurus darbinātu ķermeņa siltums.

Fosfors ir relatīvi plaši sastopams un viegli iegūstams materiāls, tātad uz jaunā materiāla balstītās tehnoloģijas nebūtu dārgas. Tomēr joprojām nepieciešams veikt daudzus pētījumus, lai revolūciju tehnoloģijās ieviestu realitātē.

Uz augšu