Řízená syntéza diamantových nanovláken mezi dvěma diamantovými kovadlinkami. Modře jsou znázorněny atomy dusíku v heteryocklu pyridazinu. Credit: Samuel Dunning, Carnegie

Pomocí dusíku vylepšili syntézu diamantových nanovláken

Diamantová nanovlákna jsou tvrdá jako diamant a pružná jako plast. Jediný problém, bránící jejich většímu využití, představovala až dosud obtížnost výroby.

Výzkumníci pod vedením Samuela Dunninga a Timothyho Strobela z Carnegie (na práci se dále podíleli Bo Chen z Donostia International Physics Center a Li Zhu z Rutgers University) nyní vyvinuli novou techniku, která to má změnit.
Diamantová (nebo možná lépe uhlíková? Ale jde o jeden konkrétní typ vláken…) nanovlákna jsou ultratenké téměř jednorozměrné uhlíkové řetězce, desettisíckrát tenčí než lidský vlas. Často vznikají stlačením jiných struktur/atomů na bázi uhlíku k sobě, přičemž se vytvoří stejná vazba jako je, která zajišťuje diamantu jeho tvrdost. Namísto uhlíkové mřížky ve 3D v běžném diamantu jsou však okraje těchto vláken obaleny navázanými atomy vodíku a díky těmto vazbám je celá struktura pružná kromě pevnosti také pružná a ohebná. Právě takový typ materiálu by se ideálně hodil pro výtah na oběžnou dráhu nebo třeba, zůstaneme-li u méně futuristických projektů, pro ultrapevné tkaniny.
Jenže s výrobou nanovláken je problém – a to nejen z hlediska výroby v průmyslovém měřítku, ale i co se týče přípravy dostatečného množství materiálu pro další testy. Nedokážeme přimět atomy uhlíku, aby reagovaly předvídatelným způsobem. V nanovláknech vyrobených z benzenu a jiných šestiaatomových uhlíkových kruhů může každý atom uhlíku chemicky reagovat (=vytvářet další vazby) s různými sousedy. To pak vede k mnoha možným reakcím, které si navzájem konkurují, a také k mnoha různým konfiguracím nanodrátků.
S. Dunning a jeho kolegové proto namísto z benzenu vyšli z pyridazinu. Jedná se o šestičlenný heterocyklus, v němž jsou dva sousední atomy uhlíku nahrazeny dusíky. Simulace chování pyridazinu za vysokého tlaku ukázala, že dusíky nefungují jako reakční centra, což podstatně omezuje množství možných reakcí a tím by složitost vzniklé směsi různých molekul. Poté došlo na vlastní experimenty v laboratoři.
Vědci vzali kapku pyridazinu, vložili ji do diamantové kovadlinky a pak pomocí infračervené spektroskopie a rentgenové difrakce sledovali změny v chemické struktuře pyridazinu až do přibližně 300 000násobku atmosférického tlaku a vznik nových vazeb. Výsledkem byla diamantová nanovlákna (i když spíše „diamantová“, protože vlákna obsahovala i atomy dusíku) se strukturou, která odpovídala předpovědi. Nanovlákno bylo dobře (dostatečně pravidelně) uspořádané. Autoři výzkumu svou techniku označují jako usměrňování (directing) vláken a s její pomocí nyní vědci chtějí zkusit vytvářet vlákna z různých prekurzorů a porovnávat jejich vlastnosti. A to nejen mechanické, ale i elektromagnetické a optické.

Samuel G. Dunning et al, Solid-State Pathway Control via Reaction-Directing Heteroatoms: Ordered Pyridazine Nanothreads through Selective Cycloaddition, Journal of the American Chemical Society (2022). DOI: 10.1021/jacs.1c12143
Zdroj: Carnegie Institution for Science / Phys.org

Dlouhověcí papoušci jsou chytřejší

Inteligence a délka dožití příslušného druhu spolu obecně nějak korelují, protože obě tyto vlastnosti jsou …

Napsat komentář

Vaše e-mailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *

Používáme soubory cookies pro přizpůsobení obsahu webu a sledování návštěvnosti. Data o používání webu sdílíme s našimi partnery pro cílení reklamy a analýzu návštěvnosti. Více informací

The cookie settings on this website are set to "allow cookies" to give you the best browsing experience possible. If you continue to use this website without changing your cookie settings or you click "Accept" below then you are consenting to this.

Close