Nové možnosti ukládání digitálních dat
Ukládat větší množství digitálních dat nebo zneviditelnit letadla před radary by mohl nový materiál vyvinutý týmem z Přírodovědecké fakulty UK a Geologického Ústavu AV ČR.
Tým vědců pod vedením geofyzika Günthera Kletetschka odhalil pozoruhodné vlastnosti materiálu z uhlíkových nanotrubiček, které běžné hmotě dávají nečekané schopnosti. Na objevu spolupracovali výzkumníci z Ústavu hydrogeologie, inženýrské geologie a užité geofyziky Přírodovědecké fakulty Univerzity Karlovy společně s GÚ AV ČR a japonskými kolegy. Jde o materiál, který vznikne nanesením par železa na uhlíkovou trubičku s využitím magnetizmu. Stopy železného materiálu trubičku zevnitř ucpou a vytvoří tzv. buřtíky o nanometrických délkách. Zachycená magnetická částice „uvězněná“ v uhlíkové trubičce se posléze chová podle vlivu svého okolí a může fungovat jako neviditelná, oscilující magnetická kompasová střelka. Její vibrace ovlivňují vibrace okolních molekul, a střelka se tudíž nestáčí podle magnetického pole Země k severnímu magnetickému pólu, jak by se dalo očekávat. Tím, že je uvězněna v tubičce, není schopna některých změn polohy, a zůstává otočená pouze v jednom směru. Vnější magnetické pole o přesné frekvenci ovšem nakonec dokáže „nehybnou“ střelku vysvobodit.
Výjimečné vlastnosti odhalili vědci tím, že nanotrubičky vystavovali různým frekvencím magnetického pole. Zjistili, že materiál poskytuje nové možnosti ukládání digitálních dat, a to hned dvěma způsoby: Zahřátím uhlíkatých trubiček nad blokovací teplotu nebo pomoci rádiových vln o vysoké frekvenci a nízké amplitudě.
Úsilí vměstnat do co nejmenšího prostoru co nejvíce informací naráží na technologické a fyzikální limity různých používaných řešení. Takže aby byl zachován stabilní magnetický signál, resp. záznam, bylo dosud nutné zachovat určitou velikost magnetických částic. Jejich kombinace s uhlíkatými nanotrubičkami však umožňuje dostat minimální velikost magnetických zrn pod dosavadní hranici a dosáhnout tak extrémní hustoty magnetického záznamu.
Nejzajímavější makroskopická vlastnost tohoto nově vzniklého materiálu však vyplývá ze schopnosti interagovat s elektromagnetickým vlněním. Různě velké krystalky materiálu vstupují do interakcí s různými frekvencemi magnetického vlnění, a proto při použití konkrétní velikosti částic pro určitou vlnovou délku je možné předměty „zneviditelnit“. To znamená, že částice trubičkou projdou, ale vlnění se neodrazí zpět – radar pak nemá z čeho získat zpětný odraz. Současná „neviditelná“ letadla odráží záření nejčastěji pomocí svého tvaru, který radarové vlny odvrací od radaru, nebo materiálů, které jsou schopné radarové záření pohltit a přeměnit ho na tepelnou energii. „Možnost neviditelnosti je využívána ve vojenství, ale nikdy se nevědělo, že tuto vlastnost mají i uhlíkové nanotrubičky. Kdybychom si natřeli auto materiálem z těchto nanotrubiček, mohli bychom si jezdit rychle, jak chceme, radar by nás neviděl,“ komentuje s úsměvem Günther Kletetschka. Je to dáno tím, že různě velké krystalky interagují s různými frekvencemi, takže pokud budeme umět vyrábět krystalky konkrétní velikosti, budeme umět i zneviditelnit předměty pro zcela konkrétní vlnovou délku.
Zajímavostí je, že jedním ze čtyř spoluautorů uveřejněné studie v prestižním vědeckém časopise Scientific Reports je Jan Lindauer, který byl v době přípravy výzkumu teprve studentem gymnázia v Karlových Varech. Jeho práce se ale ukázala být natolik přínosná, že se i v takto nízkém věku stal přímým spoluautorem odborné studie.
Michal Andrle, Günther Kletetschka
267
