V červnovém čísle časopisu Nature Nanotechnology pracovníci z Ohio State University popsali úpravu povrchu ploch, která není prostým okem viditelná a která je tenká a průhledná jako skleněná tabule. Ve skutečnosti se jedná o povrch pokrytý tenkými vlákny a jejich chemickém ošetření, čímž vlákna nabývají požadovaných vlastností.

Zvětšit obrázek

Kapka vody balancující nad „kobercem“ z polymerových nano-vláken. Stejně dobře jde změnou vlastností polymeru připravit povrch, který tvorbu takových kapiček nedovolí. (Kredit: Jo McCulty, Ohio State University)

Technologie, která je v současné době v patentovém řízení, je založena na pokrývání plochy vlákny o specifické délce a specifických vlastnostech. Podle vůdčí osobnosti týmu Arthura J. Epsteina, lze těmito polymery pokrýt prakticky jakýkoliv povrch a změnit jeho vlastnosti k nepoznání.
Výzkum, který těmto poznatkům předcházel, spočíval v testování vlastností vláken různé déky, tvarů a průřezu. Tím se zjistilo, že drobnými změnami lze připravit povrch smáčivý i povrch vodu odpuzující. Lze získat materiál, který saje olej, nebo jej odpuzuje. Výběrem vhodného polymeru lze docílit, aby povrch byl elektricky vodivý. To vše lze přitom aplikovat na ohebné fólie.
Skla pokrytá takovou fólií zůstávají déle čistá. A nejen to, jejich povrch se nezamlžuje. Upravený povrch způsobí, že kapičky se slijí a rozprostřou se po povrchu. Skrz sklo s takovým povrchem je neustále vidět.

Jednou z nejpozoruhodnějších vlastností upraveného povrchu je jeho nečekaná schopnost vychytávat molekulu dědičnosti (DNA). Pokud se přes takto upravený povrch nechají stékat kapičky obsahující vlákna DNA, tak se její vlákna, i když jsou ve vzorku smotána do klubíčka, přilepí na okraje chloupků a zůstanou zde viset v rozmotaném tvaru. Připomíná to tak trochu jako by molekuly někdo rozvěsil po šňůrách na prádlo. Vlastnosti těchto polymerů nabízí celou řadu nových směrů výzkumu. Například se nabízí zjistit, jak zmíněná DNA bude reagovat s dalšími a jinak upravenými molekulami polymeru. Dokáže z roztoku vychytávat také RNA, nebo proteiny,...

Jiné možnosti nabízí úprava povrchu polymerem, který je vodivý. Umožňuje to vytvářet elektricky vodivé vrstvy. Jejich prostřednictvím lze při zachování průhlednosti, napájet molekuly emitující organické světlo. Možnost pokrývání ploch průhlednými vodiči otvírá novinku - průhlednou plastickou elektroniku.

Zvětšit obrázek

Profesor Arthur J. Epstein, specialista na polymery s magnetickými vlastnostmi a vlastnostmi polovodičů.

Vvědci odhalují stále nové a nové možnosti budoucího uplatnění této technologe. Nanesením "chlupatého" povrchu na součástky a vnitřky mikrofluidních přístrojů, lze například zvýšit průtok kapalin a ovlivnit tím třeba počet vzorků, které jsou schopny stávající přístroje zpracovat nebo vyhodnotit.

Principem nové technologie je zvládnutí dvou různých chemických procesů. Jde o to, aby polymery rostly dvěma směry. Prvním úkolem je jakési rozesetí polymerových molekul do plochy a tvorba nových polymerových bodů (jakýchsi semen). Druhou záležitostí je přimět tyto zárodky k vertikálnímu růstu a k tvorbě vláken. Vlákna pak rostou jako stébla do výšky do té doby, než jim vědci nedají pokyn „dost“. Prodloužením a zkrácením reakční doby tak lze ovlivňovat finální vlastnosti nové plochy, neboť povlaky s různě dlouhými vlákny, mají odlišné vlastnosti.

Vedle již odzkoušených možností využití k přípravě neorosujících se skel, samočistících povrchů od olejových nečistot a organických svítivých diod, už nyní vědci připravují povrchovou úpravu fungující jako senzor obsahu glukózy, zařízení ke genové terapii, umělé svaly, displeje na bázi studeného světla a elektromagnetické štíty na principu interference. Ani to však nebudou ještě všechny možnosti uplatnění nano-vláken z organických polymerů.

Video Plastické hmoty emitující světlo (anglicky, 3,6MB)

Video: Procházka Epsteinovou laboratoří s ukázkami a výkladem (anglicky, 33MB)

Přednáška A. J. Epsteina zpracovaná jako ppt presentace (anglicky, 6MB)

Pramen: Ohio State University