Zvaigžņu nanotehnoloģiju laboratorija
Publicēts: 27.02.2010
Kosmosam ir savas receptes kā radīt oglekļa nanocaurulītes, kas ir viens no vispazīstamākajiem nanotehnoloģijas sasniegumiem uz Zemes. Interesanti, ka ingredientu sarakstā nav iekļauti metāli.
Šis atklājums ir pavisam nejaušs laboratorijas eksperimenta blakusprodukts. Džozefs Nats no NASA Godārda kosmisko lidojumu centra pētīja kā ogleklis tiek atkārtoti izlietots kosmosa apgabalos, kur rodas zvaigznes un planētas. Šis darbs varētu palīdzēt izprast arī dažas supernovas.
Ķīmiskā reakcija ir pavisam vienkārša. Atšķirībā no patreiz izmantotajām oglekļa nanocaurulīšu ražošanas metodēm, jaunā metode raksturojas ar to, ka nav nepieciešams metāls kā katalizātors.
"Tā vietā mēs radījām nanocaurulītes no grafīta putekļu daļiņām, tās apstrādājot ar oglekļa monoksīda un ūdeņraža gāzu maisījumu," skaidroja Nats.
"Šim atklājumam būs pārsteidzoš ietekme ne tikai uz astrofiziku, bet arī uz materiālu zinātni," teica Diks Zārs no Stehfordas universitātes. "Vai tiešām dabai ir zināma jauna ķīmija kā izveidot oglekļa nanocaurulītes, kura mums vēl jāatklāj?"
Pirmās norādes par šādu iespējamību tika pamanītas 2008. gadā, kad trijos meteorītos tika atklātas garas un tievas oglekļa struktūras, kas pazīstamas kā grafīta "ūsas". Tās ir kā nanocaurulīšu lielās māsas. Šāda grafīta "ūsu" migla varētu izskaidrot, kādēļ dažas supernovas izskatās daudz blāvākas un līdz ar to tālākas nekā tām vajadzētu būt saskaņā ar modeļiem.
"Tomēr pārāk maz ir zināms par grafīta ūsu veidošanos un tādēļ ir grūti adekvāti interpretēt šo atklājumu," teica Marks Frīss no NASA JPL.
Nata eksperimenti norāda uz iespējamo šādu struktūru veidošanās mehānismu.
"Tā ir tieši tāda fundamentālā pieeja, kāda vajadzīga, lai izprastu, kas ir grafīta ūsas un ko nozīme to klātbūtne Saules sistēmas veidošanās un astronomisko novērojumu kontekstā," skaidroja Frīss.
Nata pieeja ir variācija no labi zināmās metodes kā ražot benzīnu vai citus šķidro degvielu paveidus no ogles. Tā ir pazīstama kā Fišera-Tropša sintēze. Tiek uzskatīts, ka šādā veidā ir radušās atsevišķas, vienkāršās, uz oglekli bāzētās molekulas agrīnajos Saules sistēmas attīstības posmos. Nats uzskata, ka šādu reakciju rezultātā iegūtās nanocaurulītes varētu būt svarīgs faktors oglekļa atkārtotai izmantošanai, kad ar oglekli bagāti graudi tiek iznīcināti supernovu sprādzienā.
Eksperimentā iegūtās oglekļa nanocaurulītes pārbaudīja materiālzinātņu speciālists Juki Kimura no Tohoku universitātes Japānā. Šim mērķim tika izmantots ļoti spēcīgs elektronmikroskops. Sākotnēji gludais grafīts pārveidojās par nestrukturētu reģionu un pēc tam par apgabalu, kas bagāts ar matiem līdzīgām struktūrām. Tuvāk aplūkojot šos veidojumus, tika secināts, ka tās patiesībā ir viena uz otras saliktas nanocaurulītes.
Šie novērojumi pārsteidza Kimuru, jo oglekļa nanocaurulītes parasti tiek audzētas platīna vai cita metāla klātbūtnē. Nata izmantotajā reakcijā nebija metālu. Kimura pārbaudīja vai paraugā metāla daļiņas nav nokļuvušas nejauši, bet netika atklāts nekāds piejaukums.
Turpmākajos pētījumos tika secināts, ka jauno metodi var pielietot materiālzinātnē, jo tā varētu papildināt vai pat aizvietot esošo metodi. Atklājums ir svarīgs arī astronomijā, jo iespējams izpētīt šo "ūsu" īpašības, lai noskaidrotu vai un kā tās absorbē gaismu, tādejādi ietekmējot novērojamo supernovu spožumu.
NASA
Komentāri
