Stroje neviditelné pouhým okem jsou dnes výbavou všech vizí bezprostřední budoucnosti. Budoucnosti, kterou se snaží realizovat vědecké týmy z různých koutů světa.
Jednou z nich je i laboratoř Charlese Sykese z Tuftovy univerzity v americkém státě Massachusetts. Jeho tým přišel s nápadem, jak do světa malých rozměrů, dnes označovaného populárním výrazem "nano", přivést elektrický proud.
V časopise Nature Nanotechnology vydal článek, který ohlašuje vytvoření elektrického motoru tvořeného jednou molekulou (dostupný je zde, v plné verzi jen placený).
Den, kdy nám přišel elektrický proud
Sykesova skupina je první, která mikroskopický svět dokázala elektrifikovat i do tak malých rozměrů. Jiní vědci už sestavili i jiné zdroje energie pro "nanoboty", poháněné světlem nebo chemickou reakcí. Elektrický pohon zatím ve škále možností chyběl.
Nový motor tvoří molekula složená z organických složek (tedy sloučenin uhlíku) a s atomem síry (C5H12S). Když se tato molekula přichytí na kovový podklad, vazba mezi kovem a sírou funguje jako jakýsi čep, na kterém se zbytek molekuly otáčí. Princip motoru je tedy relativně jednoduchý.
Ovšem uvést motor do pohybu a přesvědčit svět o tom, že jste to skutečně dokázali, už nejde bez pořádného vybavení. Vyžadovalo to elektronový mikroskop (tzv. řádkovací tunelový mikroskop), tedy zařízení za miliony, které zabere jednu menší místnost.
Hrot mikroskopu, široký jenom několik atomů, posloužil jako jedna elektroda pro motor (druhá byla kovová destička, ke které je molekula připevněná) a zároveň k zobrazování motoru v pohybu.
Při pokusech se motor točil tempem zhruba padesát otoček za vteřinu. Podle autorů by mohl dosahovat i rychlejších otáček, stačilo by jen zvýšit množství dodávané energie. Vědci použili proud jen několik pikoampér, aby se motor netočil příliš rychle a elektronový mikroskop mohl pohyb zachytit.
Stroj už je přihlášený do Guinessovy knihy rekordů a čeká se na potvrzení prvenství. Neměl by v tom být problém. Předchozí nejmenší elektrický motor měl rozměry mnohonásobně větší, měřil zhruba 200 nanometrů. Proti tomu molekula použitá novým týmem měřila jenom několik nanometrů.
V dobrém i zlém se musí čekat
Stroj zatím není ani zdaleka připraven vtrhnout do našich životů. Jde o laboratorní práci, která probíhala při teplotách méně než -260 stupňů Celsia se špičkovým vybavením. Časem by se to mohlo změnit, ale zřejmě to nebude brzy. V nanorozměrech zatím nejsme tak doma, abychom pomýšleli na vytváření komplikovanějších pohyblivých strojů.
"Blíže nasazení budou nejspíše nanoaktuátory, které se natahují a smršťují například při průtoku proudu," říká Otakar Frank z Ústavu fyzikální chemie Jaroslava Heyrovského Akademie věd v Praze. Může jít o jednotlivé molekuly nebo uhlíkaté nanotrubičky, které by se časem mohly používat jako jakési umělé svaly.
Do praxe se dostaly (nebo postupně dostávají) zatím jednodušší "nanoaplikace". Především jsou to nepohyblivé nanostruktury, které mají unikátní vlastnosti jen díky svému tvaru a rozměrům. I jejich výroba ve větším měřítku je technologicky náročná. Výrobců některých typů nanomateriálů je nedostatek a dostupnost v mnoha případech omezená.
"My jsme například několikrát vykoupili v podstatě veškeré evropské zásoby materiálu, který potřebujeme do našeho přípravku," říká Pavel Štefl z malé české vývojářské firmy Advanced Materials. Společnost vyrábí spolu s firmou Colorlak, která má licenci pro český a slovenský trh, "samočisticí" nátěr s částicemi oxidu titaničitého (mezi nanomateriály jeden z těch běžnějších).
Výroba konkrétních nanočástic částic je přitom už poměrně zažitá. Průmyslová produkce ještě komplikovanějších nanosoučástek je zatím jenom sen. Neviditelní roboti tedy zatím na dveře neklepou. Ale až se tak stane, jejich možnosti mohou být skutečně pestré. Charles Sykes a spol. nám předvedli, že fantazii se meze nekladou.
