SME
Štvrtok, 6. august, 2020 | Meniny má JozefinaKrížovkyKrížovky

Zliatina z Terminátora? Podľa vedca bude realitou

Nové MXény majú rozmanité využitie.

Profesor Yuri Gogotsi bol súčasťou tímu, ktorý objavil MXény, novú rodinu dvojrozmerných materiálov na báze karbonitridov prechodných kovov.Profesor Yuri Gogotsi bol súčasťou tímu, ktorý objavil MXény, novú rodinu dvojrozmerných materiálov na báze karbonitridov prechodných kovov. (Zdroj: SME - Matúš Beňo)

Tento článok si môžete prečítať vďaka ESET Science Award, oceneniu Nadácie ESET, ktoré podporuje výnimočnú vedu na Slovensku.

Grafén je zrejme najznámejší špeciálny materiál. Nie je však jediný, existujú ich stovky a objavíme ďalšie tisícky, hovorí pre SME profesor YURY GOGOTSI z Drexelovej univerzity vo Filadelfii.

Profesor ukrajinského pôvodu prišiel na Slovensko v rámci cyklu prednášok, ktoré organizuje Slovenská akadémia vied spolu s Učenou spoločnosťou Slovenska. Na prednáške predstavil novú triedu materiálov – MXénov.

Skryť Vypnúť reklamu

Minulý rok ste boli na zozname vedcov, ktorých spoločnosť Clarivate Analytics tipovala na získanie Nobelovej ceny. Cena napokon išla inej práci. Čo by pre vás Nobelovka znamenala?

V prvom rade si myslím, že ľudia to nesprávne berú ako predpovede. Clarivate sleduje publikácie a citácie. Nájdu prácu, ktorá mala veľký vplyv na vedu, takže ide o objektívne a číselné ohodnotenie dosahu výskumu, zatiaľ čo Nobelovu cenu udeľuje skupina ľudí s vlastnou mierou objektivity a subjektivity. To, čo analytici robia, len ukazuje, že naša práca mala veľký dosah na vedu.

Máte tipy, kto by mohol získať cenu tento rok?

Nie, pretože robiť predpovede je veľmi nevďačné. Napríklad už dlho čakám, že cenu dostane objav uhlíkových nanotrubíc. Je toho hoden a výrazne ovplyvnil tak vedu, ako aj technológiu.

Skryť Vypnúť reklamu

Minulý rok som čakal, že cenu udelia lítiovo-iónovým batériám. Tie dnes napájajú všetko. Nobelova cena je pekná v tom, že upriami pozornosť na významné vynálezy. Ide však o viac či menej subjektívny výber skupiny vedcov.

Ste autorom dvoch kníh, editorom trinástich kníh a časopisov, máte viac ako päťdesiat patentov a vyše štyristo štúdií vo vedeckých časopisoch. Ako sa také niečo dá dokázať?

Musím upozorniť, že ide o tímovú prácu. Ak sa na moje práce pozriete, nájdete pod nimi podpísaných ďalších desať a viac ľudí.

Ak sa venujete vede, vždy ide o skupinovú prácu. Výsledkom je, že sa počet štúdií znásobí. Navyše, tie najdôležitejšie veci vo vede sú na križovatke rôznych odborov. Pred päťdesiatimi rokmi boli autormi profesor a jeho študent. Takéto práce dnes už sotva nájdete, pretože súčasné problémy jeden človek nevyrieši.

Skryť Vypnúť reklamu

Prejavuje sa prepojenosť vedných odborov ešte inak?

Čoraz viac sa z nej stáva medzinárodná záležitosť. Experti nie sú všade, odborník v určitej oblasti môže pochádzať aj zo Slovenska. Alebo potrebné prístroje majú v Austrálii. Takisto potrebujete, aby sa na problém pozreli ľudia z iných smerov.

Týka sa to aj MXénov, materiálov, ktoré skúmate?

MXény používame napríklad pri liečbe rakoviny, a to tak, že čiastočky vložené do nádorov ožiarime infračerveným žiarením. Takže potrebujeme expertov na materiály, ako som ja.

Potrebujeme odborníka na optiku, ktorý vie, ako častice absorbujú svetlo. Potom biológ, ktorý rozumie javom na bunkovej úrovni. Doktora, ktorý vie liečiť rakovinu. Chemika, ktorý upraví materiály tak, aby sa dali vložiť do buniek. A tak ďalej.

Skryť Vypnúť reklamu

Existuje viacero druhov materiálov. Poznáme bezrozmerné, jedno-, dvoj- a, samozrejme, aj trojrozmerné. Prečo sa celý výskum zameriava iba na dvojrozmerné materiály ako grafén?

Prečítajte si tiež: Zabudnite na grafén. Prichádzajú ešte úžasnejšie materiály Čítajte 

Materiály ovplyvňujú rozvoj ľudskej spoločnosti. Začalo sa to už dobou kamennou. Teraz žijeme v v ére kremíka, z ktorého sú všetky prístroje. Očakávame, že v budúcnosti sa presunieme z extrémne drahých a na výrobu náročných materiálov k takým, ktoré budú lacné, jednoduché a umožnia nositeľné technológie či internet vecí.

A tiež budeme chcieť materiály s vlastnosťami, ktoré dnes nie sú možné. Dvojrozmerné materiály to dokážu. Môžete ich usporiadať do útvarov, ktoré budú základným kameňom elektroniky. Aj preto pred rokmi grafén získal pozornosť. Teraz máme stovky materiálov a ďalšie tisícky očakávame.

Skryť Vypnúť reklamu

Aký význam má taký veľký počet materiálov?

Každý jeden má rôzne vlastnosti.

Vlastnosti, ktoré sa dajú využiť na rozdielne ciele?

A tiež aj vlastnosti, ktoré sa dajú kombinovať. Môžete mať materiál, ktorým prúdi elektrina jedným či oboma smermi bez toho, aby spôsobil skrat. Môžete vytvoriť batériu pomocou vrstvy, ktorú nasprejujete na určitý povrch.

Ide o to vytvoriť materiály s takými vlastnosťami, ktoré sú užitočné a potrebné, ktoré dokážu uchovať energiu, chrániť elektroniku pred rušením či krádežou informácií. Predstavte si ich ako lego kocky. Keď máte iba jeden typ, ťažko postavíte niečo zaujímavé. Ale ak máte všetky možné a spojíte ich, môže vzniknúť čosi nádherné.

Venujete sa výskumu MXénov. Čo je na týchto materiáloch také výnimočné?

Máme veľa materiálov, ktoré nevedú elektrický prúd. Na uplatnenie však často potrebujeme vysokú vodivosť. MXény sú práve tie najvodivejšie. Sú to vlastne dvojrozmerné kovy. Ale zároveň sú stabilnejšie v smeroch, v ktorých kovy už nie sú.

Skryť Vypnúť reklamu

Predstavte si, že máte vodič, ktorý je tenký ako atóm, priesvitný, neviditeľný a ešte aj vodivý. Môžu mať rôzne farby. Dokážu ničiť nádory. Zvládajú veci, ktoré iné materiály nie. Nenahradia však ostatné, sú ďalším náradím v dielni.

Grafén objavili pred pätnástimi rokmi. Zjednodušene povedané, sľuby hovorili o úžasných veciach, ktoré sa doteraz neudiali. Nebojíte sa, že to isté sa prihodí aj MXénom?

Prečítajte si tiež: Slováci vyrábajú kvalitný grafén: Vymysleli sme, ako ho neprederaviť Čítajte 

Takmer určite nie. Samozrejme, vždy je tu riziko. Treba si však uvedomiť, že materiálu trvá pätnásť až dvadsať rokov, kým prejde od objavu k uplatneniu v praxi.

V minulosti to bolo ešte viac. Tiež platí, že oblasť, kde materiál nájde využitie, nemusí byť tá, ktorú najprv predpokladáme.

Môžete uviesť príklad?

Spomínal som uhlíkové nanotrubice. Ospevovali ich pre elektrické vlastnosti a extrémnu pevnosť. Nakoniec sa však využívajú v lítiovo-iónových batériách a predlžujú ich životnosť, čo nik nečakal. Nevidíme ich, no každoročne vyrobia tisícky ton nanotrubíc.

Skryť Vypnúť reklamu

Takisto je tu DLC, druh uhlíka, ktorý má vlastnosti ako diamant. Najprv ho študovali ako polovodič, no nenašiel také uplatnenie. Teraz slúži ako ochranná vrstva pevných diskov v počítačoch. DLC umožnil presun z pások. Niekedy materiál prerazí v oblastiach, ktoré nečakáte.

Stáva sa aj, že nejaký materiál vôbec neprerazí?

Fullerény. Tieto futbalovej lopte podobné molekuly nikdy nenašli významné praktické využitie, a pritom odštartovali nanotechnologickú éru. Je veľmi dôležité si uvedomiť, že materiály sú často neviditeľné, pretože nejde o zariadenie.

Zoberme si telefón. Ľudia si neuvedomujú, koľko rôznych nanomateriálov je vnútri. Aj preto má ich mobil väčšiu výpočtovú silu ako lode, ktoré pristáli na Mesiaci.

Jednu z prekážok pre grafén predstavuje výroba, ktorá je drahá a náročná. Platí to aj pre MXény?

Skryť Vypnúť reklamu

Áno aj nie. Keď ľudia pomyslia na grafén, predstavia si jednu vrstvu, ktorá je náročná a drahá na výrobu. Teraz už však vieme, ako sa veľmi lacný grafit dá rozložiť na jednu či viac tenkých vrstiev grafénu. Nie je to úplne ideálne, no neporovnateľne lacnejšie. Takto vlastne vyrábame MXény. Do reaktora s roztokom vložíme keramický prach a vzniknú listy MXénov.

Ľudia si neuvedomujú, koľko rôznych nanomateriálov je vnútri smartfónov.

Ak by sme v laboratóriu začali bežne vyrábať MXény, bolo by to drahé. Opäť si zoberme ako príklad váš telefón. Jeho displej pokrýva tenká ochranná vrstva. Neviditeľne tenká. Nemá takmer žiadnu hmotnosť, takže jej cena je tiež takmer nulová. Kilogram materiálu vás možno vyjde na milión eur, no nakoniec ho využijete miliardu ráz a cena bude jeden cent.

MXény majú skutočne sľubné využitie. Spomenuli ste liečbu rakoviny, no majú aj iné využitie. Aké problémy ľudstva môžu vyriešiť?

Skryť Vypnúť reklamu

MXény dokážu čistiť aj odsoliť morskú vodu. Môžu sa z nich vyrábať dokonca aj umelé obličky, ktoré by nahradili náročnú dialýzu. Môžu zachytávať statický náboj na oblečení a uchovať ho. Neviem, či dokážu vyriešiť naše problémy. Viem však, že musíme pracovať a hľadať využitie.

Prečítajte si tiež: Borofén je nový grafén. Materiál má ešte lepšie vlastnosti Čítajte 

Využitie, ktoré ste spomenuli, znie pomaly ako z vedeckej fikcie. V akom časovom horizonte očakávate, že by k tomu mohlo dôjsť?

Naša technológia už funguje, ale stále je v procese vývoja. Kedy sa dostane k širokej verejnosti? MXény ako ochrana pred elektromagnetickým žiarením do roka či dvoch. Batérie, ktoré rýchlejšie uchovávajú energiu, možno o niekoľko rokov. Pri ďalších aplikáciách je to ťažšie, pretože vyžadujú veľa testovania. V medicíne sú potrebné štúdie a klinické testy, kým sa MXény zavedú.

Skryť Vypnúť reklamu

Aké objavy z pohľadu materiálového chemika očakávate v budúcnosti?

Objavy sa veľmi ťažko predpovedajú. Ako niekto, kto s materiálmi pracuje, viem jedno. Len teraz zisťujeme, koľko materiálov s rôznymi vlastnosťami môže jestvovať.

Myslím si, že niektoré materiály z vedeckej fikcie, ako napríklad tá špeciálna zliatina z Terminátora 3, ktorá si pamätala všetko, čo sa jej dotklo, sa určite bude dať spraviť. Múdre či samoopravujúce sa materiály tiež. V blízkej budúcnosti by sa mohli stať realitou aj zariadenia zabudované do oblečenia. Najkrajšie na vede sú objavy, ktoré ani nečakáte, že urobíte.

Tento článok si môžete prečítať vďaka ESET Science Award, oceneniu Nadácie ESET, ktoré podporuje výnimočnú vedu na Slovensku.

Skryť Vypnúť reklamu

Najčítanejšie na SME Tech

Skryť Vypnúť reklamu
Skryť Vypnúť reklamu

Téma: Grafén

Prečítajte si aj ďalšie články k téme
Skryť Vypnúť reklamu
Skryť Vypnúť reklamu

Hlavné správy zo Sme.sk

Pražský súd zobral Majského do predbežnej väzby

Podnikateľ podal proti rozhodnutiu sťažnosť.

Majského privádzajú na súd.
Virologické testy na tzv. prasaciu chrípku  A(H1N1).
Ján Hrubala.
75 ROKOV OD BOMBARDOVANIA HIROŠIMY A NAGASAKI

Zničili celé mesto. Muži z Enola Gay nemali výčitky

Ušetrili sme veľa ľudských životov, tvrdili chlapi z lietadla, ktoré zhodilo bombu.

Posádka amerického bombardéru B-29 Superfortress, ktorý zhodil 6. augusta 1945 atómovú bombu na Hirošimu, v strede pilot Paul Tibbets.

Neprehliadnite tiež

T-Mobile oslavuje rozšírenie 5G siete do stoviek malých miest naprieč USA
Archeológ Slovenskej akadémie vied (SAV) Marián Samuel počas prezentácie a prehliadky nového archeologického nálezu drevozemného valu z 11. storočia.

Samsung ukázal nový Galaxy Note20

Je opäť väčší, výkonnejší, pracovitejší a samozrejme aj drahší.

Za masový úhyn slonov v Botswane môže zrejme prirodzený jed

Zvieratá začali hynúť v polovici mája.

V Botswane našli viac ako 350 mŕtvych slonov.