Student World

Technologie využívající takzvanou nanotrávu mohou zajistit efektivnější chlazení počítačů nebo lepší optiku pro mobilní telefony.

Tento článek je překladem z amerického Computerworldu. Kompletní verze tohoto textu vyšla v CW 2/2005.

Můžete to spatřit na vlastní oči: Kapička vody klouže po rovném povrchu jako rtuť, pohybuje se lehce z místa na místo, protože je na nakloněném povrchu. Těžko uvěřit, že ta malá kapička je skutečně vodou, protože nezvlhčuje povrch; pádí tak rychle, až se zdá, že neexistuje tření.
Malá kapička v improvizované laboratorní ukázce neklouže po ledasjakém povrchu. Klouže pro takzvané nanotrávě, lůžku vzpřímených křemíkových tyčinek, jež jsou tisíckrát tenčí než lidský vlas. Představitelé Bell Labs, vědeckovýzkumné součásti společnosti Lucent Technologies, jsou přesvědčeni, že nanotráva najde svoje uplatnění v komerčních produktech, počínaje lodními trupy s nízkým třením a chladiči pro počítačové procesory nebo bateriemi o životnosti 25 let konče. Má to být jedna z prvních nanotechnologií, jež budou komerčně využívány v Bell Labs a u jejího partnera NJNC (New Jersey Nanotechnology Consortium).
„Nanotráva představuje naprosto novou třídu struktury, kde prostřednictvím nanotechnologií řídíme povrch materiálu,“ říká David Bishop, viceprezident výzkumu v Bell Labs a prezident NJNC. „Upravením oblasti pokryté těmito tyčinkami, jejich hustoty a jejich vzoru můžeme řídit, jak se bude kapalina chovat v případě kontaktu se substrátem. Takže nejsme svázáni tím, co nám poskytla příroda, a můžeme tak uskutečnit spoustu ohromujících věcí,“ dodává.
Vlastnosti nanotrávy je možné upravit kromě jiného také změnou teploty, aplikováním ultrazvuku nebo nízkého napětí, případně dalšími způsoby. Napětí vytváří na špičkách nanotrávy elektrické pole, a to mění smáčivost pomocí efektu označovaného jako elektrické smáčení.

Využití v praxi

Prostřednictvím uvedeného efektu by bylo možné ponechat elektrody a elektrolyt v bateriích odděleně od sebe tak dlouho, dokud by nebylo potřeba baterii využít, čímž by se prodloužila její životnost na nekonečně dlouhou dobu. Běžné baterie se vybíjejí rychlostí 3 až 5 % za měsíc, a to i tehdy, pokud se nepoužívají. Baterie s nanotrávou budou levnější a budou mít podle vědců daleko lepší poměr výkon/hmotnost.
Bishop tvrdí, že nanotrávu je možné použít i v jiných aplikacích, z nichž uvádí například tyto:
* Chladiče pro počítačové procesory a jiná zařízení. „Je velice složité dosáhnout rychlého proudění kapalin malými křemíkovými kanálky; často dochází k jejich ucpání,“ říká Bishop. „Ale nanotráva umožňuje podstatně rychlejší proudění kapalin, protože jsou v kontaktu jen s jednou setinou povrchu trubice.“ Myšlenka komerčního nasazení chladičů z nanotrávy je stará dva až tři roky, ale v Bell Labs se již chystají na uzavření smlouvy se společností na vývoj takzvaného chytrého chladiče, který dokáže změnit svoje vlastnosti podle potřeby. Tato myšlenka je pozoruhodná, protože výrobci čipů zjistili, že rozptyl tepla je u 90nanometrové technologie jednou z největších překážek vytvoření menších křemíkových obvodů než je velikost současné generace.
* Tekuté objektivy. Je možné vytvořit malý, laciný tekutý objektiv, jehož ohnisková vzdálenost a další vlastnosti se mohou změnit velice rychle aplikací elektrických polí. Bishop předpovídá, že jednorázové fotoaparáty a mobilní telefony se zvětšovacím objektivem využívající tuto myšlenku budou k dispozici během jednoho roku.
* Tekutá fotonika. Za tři až pět let se může nanotráva dostat do přepínačů, filtrů, multiplexerů a dalších zařízení pro manipulaci se světlem. Nabídne možnost práce se světlem způsoby, které zatím nebyly dostupné.

Po krůčcích vpřed

„Nanotráva je důležitou technologií, protože kombinuje průlomové materiály s elektronickými vlastnostmi, které materiál obohacují a umožňují jeho použití jako platformu pro spoustu aplikací,“ říká Josh Wolfe, manažer z investiční společnosti Lux Cupital Group. Podle Wolfeho taková „hybridizace disciplín“ definuje vlastnosti celé řady nanotechnických aplikací a umožňuje pokrok, který by nebyl možný ve světě, kde se vědci obecně soustředí najednou pouze na jednu věc.
Společnost MPhase Technologies spolupracuje s Bell Labs a NJNC ve výrobní nanolaboratoři za 400 milionů dolarů na vývoji nanobaterií. Strany se podle uzavřených smluv podělí o všechny patenty a výsledky. „MPhase bude vyrábět určité baterie sama a poskytne licenci na technologii ostatním výrobcům baterií,“ říká Steve Simon, výkonný viceprezident společnosti pro výzkum a vývoj.
„MPhase bude vyrábět konvenční nenabíjecí baterie a takzvané rezervní baterie -– ty, které nespojují elektrolyt a elektrody do doby skutečné potřeby,“ říká Simon. Baterie budou použity již v roce 2006 pro vojenské účely a následně i v komerčních zařízeních. Například v mobilních telefonech, handheldech a noteboocích je lze očekávat přibližně za tři roky. Předběžné údaje ze zkoušek provedených v MPhase ukazují, že baterie budou mít třikrát až čtyřikrát lepší poměr hmotnost/výkon než běžné baterie typu AA.

Tento článek je překladem z amerického Computerworldu. Kompletní verze tohoto textu vyšla v CW 2/2005.

autor Gary H. Anthes