Tužka pro tvorbu senzorů z uhlíkových nanotrubic

Karel Javůrek  |  Technika

Vědci z MIT vyrobili na první pohled obyčejnou tužku. Místo grafitu však dokáže „kreslit“ rovnou uhlíkové nanotrubice pro použití v oblasti levných senzorů.

Tuha běžné tužky je tvořena grafitem. Snadno ulpívá na povrchu papíru, relativně snadno se dá odstranit. Vědci z MIT se ale pokusili vytvořit tak trochu jinou tužku. Místo grafitu používá rovnou uhlíkové nanotrubice, které byly poprvé objeveny v roce 1952 a mají výjimečné vlastnosti pro různé oblasti použití.

Trubičky z uhlíku

Uhlíkové nanotrubice jsou tvořeny atomy uhlíku a jejich rozměry jsou v oblasti jednotek či desítek nanometrů. Trubicová konstrukce atomů uhlíku má je využitelná například v elektrotechnice, protože se jedná o vynikající vodič, schopný přenášet elektrony s minimálním odporem takřka na jakoukoli vzdálenost.

Uhlíkové nanotrubice jsou možná základem budoucích typů baterií, které bude možné velmi rychle nabíjet, dají se využít i propojení v elektronických čipech. Nanotrubice z uhlíku mohou díky této vodivosti sloužit výborně také jako senzor, kterým protéká elektrický proud a který dle okolních podmínek mění svou vodivost.

K vytvoření senzoru stačí kousek papíru, uhlíkové nanotrubice v komprimované podobě a vodivé spoje. Zdroj: MIT
K vytvoření senzoru stačí kousek papíru, uhlíkové nanotrubice v komprimované podobě a vodivé spoje. Zdroj: MIT

Senzory stačí nakreslit

Právě vlastností souvisejících se změnou vodivosti vědci využili pro vytvoření senzoru, který dokáže ve vzduchu detekovat amoniak (čpavek). Senzor složený z uhlíkových nanotrubic lze vytvořit nakreslením na hladký papír přes vodivé spoje, které byly v testovacím případě ze zlata.

Jednoduchý a levný senzor funguje nejen dostatečně dobře pro nasazení i v náročných podmínkách. Dle výzkumného týmu navíc není problém vytvořit senzor takřka pro jakýkoli plyn. Výsledky měření jsou navíc poměrně stabilní, i když „čáry“ nejsou nakreslené úplně přesně.

Vysoká citlivost s velmi přesnou detekcí je to, co vědce při použití uhlíkových nanotrubic coby senzorů láká. Detekovat lze i minimální množství plynu, což může pomoci nejen v nebezpečných oblastech, ale také například pro hledání výbušnin.

Katherine Mirica z výzkumného týmu MIT na videu vysvětluje, jak senzor pracuje:

Nanotechnologie pro levnou budoucnost?

Nanotechnologie v budoucnu umožní výrobu extrémně levných systémů, konstrukcí či látek ze všech různých oblastí. I přes nízkou cenu mohou mít vlastnosti, jež nelze s běžnými materiály ani dosáhnout. Skvělé vlastnosti s miniaturními rozměry znamenají nutnost použití velmi malého množství látky, v tomto případě uhlíkových nanotrubic.

Také nanotechnologie má však své „ale“. Objevuje se nebezpečí vzniku zplodin při jejich výrobě, které mohou mít negativní vliv na organismy. Pokud budeme uvažovat o budoucím velmi hojném rozšíření, vzniká i možné nebezpečí dalších vlivů na organismy. Ty si s tak miniaturními objekty nemusí vždy poradit a může docházet k jejich postupnému usazování.

Zda dokáže uhlík nahradit křemík jako základní stavební materiál pro konstrukci elektronických čipů, na to si budeme muset ještě počkat, každopádně IBM již tento rok dokázala vyrobit 9nm tranzistor tvořený z uhlíkových vláken, který měl lepší parametry než tranzistor z křemíku.

Nejčtenější