Vědcům z Ústavu fyzikální chemie Jaroslava Heyrovského Akademie věd v Praze se podařilo experimentálně dokázat rozvinování a svinování uhlíkové nanorole. Přiblížili se tak vzniku materiálu, který může v budoucnu nahradit práci svalů v lidském těle.
O svém objevu nyní Pavel Janda, Hana Tarábková a Zdeněk Zelinger publikovali článek v odborném časopise Physical Chemistry Chemical Physics (PCCP).
Rulička svinutého grafenu, což je forma uhlíku, má unikátní vlastnost převádět elektrické napětí na pravidelný pohyb rozvinování a zavinování. I když dosud existovaly hypotézy a simulace, čeští vědci jsou prvními, kterým se podařilo pohyb nanorole experimentálně řídit.
„Princip nanorole je jednoduchý, jedná se o ruličku svinutého grafenu, která by vzdáleně mohla připomínat pérko do hodinek. Její unikátní vlastností je schopnost převádět elektrické napětí na pravidelný opakovaný pohyb rozvinování a zavinování. Toto ‚cvičení‘ nanorole se jeví jako ideální pro využití například v biomedicínském inženýrství. Nahradit by tak mohla třeba svalová vlákna,“ uvádí vědci.
Neviditelný svět
Pohyby nanorole jsou viditelné pouze speciálním mikroskopem, který je schopen pracovat ve vodném prostředí. „I když je její širší využití v biomedicíně zatím pouze vzdálenou budoucností, potenciál nanorolí nelze zpochybnit. Lidské tělo je plné elektrolytu, což je prostředí, kde nanorole pracuje. Když připočteme její biokompatibilitu a odolnost, máme tu potenciálně ideální náhradu pohybovačů,“ vysvětlil Janda, který se svými spolupracovníky dlouhodobě zkoumá vlastnosti grafitového povrchu.
Dosud vědci pracovali s nanoruličkami spontánně vzniklými na povrchu grafitu, v budoucnu se chtějí zaměřit na studium nanoruliček připravených na míru, tedy s definovanou délkou a počtem závitů. To je jeden z mnoha důležitých kroků směrem k jejich praktickému využití. Vedle biomedicíny mohou nanorole najít uplatnění v robotice či konstrukci mikroelektromechanických zařízení.
Nanotechnologie představují zkoumání a vytváření objektů s rozměry mezi tisícinou a miliontinou milimetru. Jejich podstatou je zjištění, že v mikrosvětě, v rozměrech na úrovni tisíciny síly lidského vlasu, se rapidně mění vlastnosti prvků a látek. Možnosti využití tohoto zjištění jsou stále předmětem bádání a experimentů. Už nyní nalézají uplatnění v mnoha oblastech běžného života, jako je textil, elektronika, medicína, strojírenství, chemický, automobilový, vojenský či kosmický průmysl, optika nebo životní prostředí.
I když se jedná o počátky výzkumu, vize se nedrží při zemi. Biomedicínské inženýrství je jen jednou z oblastí, kde by nanorole našly své uplatnění, další oblastí je robotika a konstrukce mikroelektromechanických zařízení (MEMS). Hovoří se například o nanoventilu, kde postupné stahování závitů nanorole může regulovat mikroskopické průtokové cesty, nebo o nanopumpě, která by periodickými koordinovanými stahy umožnila transportovat velmi malá množství tekutin. Stejně jako v biomedicíně se však zatím jedná o budoucnost, které čeští vědci úspěšně vyrazili naproti.
