První materiály utkané na molekulární úrovni

Trojrozměrná kovalentní organická kostra - Foto: Omar Yaghi, University of California Berkeley

Trojrozměrná kovalentní organická kostraFoto: Omar Yaghi, University of California Berkeley

Mezinárodní tým vědců pod vedením odborníků z Lawrencovy národní laboratoři v Berkeley (Lawrence Berkeley National Laboratory) a Kalifornské univerzity v Berkeley vytvořil první typ materiálů, které vznikly tkaním či pravidelným zapletením jejich molekulárních řetězců na úrovni nanometrů (nanoúrovni).

K tomuto úspěchu bylo potřeba zvládnout manipulaci s hmotou s naprosto neuvěřitelnou přesností. Podle vědců, kteří stojí za vytvořením nové třídy materiálů, však budou výsledky velmi zajímavé. 

Materiály, utkané na molekulární úrovni, budou mít velmi neobvyklé mechanické vlastnosti, ale najdou také různé aplikace v elektronice. Budou především velmi pružné a pevné. Vědci předpokládají, že z nich budou moci vyrábět nanočástice a polymery s unikátními vlastnostmi. Na jejich základě bude možné vytvářet mj. velmi odolné tenké vrstvy, elektronické součástky a materiály se dvěma stavy pružnosti, mezi kterými je možno celkem jednoduše a vratně “přepínat”. 

Tato třída materiálů se nazývá “trojrozměrné kovalentní organické kostry” (three-dimensional covalent organic frameworks (COFs)). 

Vědci při jejich tvorbě vyšli z tzv. šroubovicových organických vláken, 3D řetězců organických molekul se speciálním tvarem. Výsledné kovalentní organické kostry (covalent organic frameworks - COFs) a jim příbuzné kovové organické kostry (metal organic frameworks - MOFs) jsou obecně trojrozměrné porézní krystaly s velkým vnitřním povrchem, resp. jeho plošným obsahem. Stěny vnitřních pórů uvnitř koster jsou tvořeny do sítě uspořádanými a vzájemně zapletenými molekulami. 

Tato síť se uvnitř organických koster rozkládá na velké vzdálenosti a je udržována silnými chemickými vazbami. Dotyčné 3D krystaly mohou pohlcovat a uchovávat velké množství různých molekul. Příkladem může být oxid uhličitý, jehož molekuly lze tímto způsobem snadno zachycovat, uchovávat, přemisťovat a následně zpracovávat. 

Podobné materiály, utkané z organických molekul na nanoúrovni, jsou neznámé v rámci biologie a ani na poli chemie nebylo snadné je připravit. Průkopnický tým vědců však nyní otevřel cestu ke tkaní podobných struktur v rámci dvou i tří rozměrů. Jednou z použitých metod byla aplikace jakési šablony ve formě komplexu s měděnými atomy. 

Tato šablona pak (za působení benzidinu) usměrnila připojená organická molekulární vlákna sloučeniny zvané fenantrolin do formy kovalentní organické kostry, označené jako COF-505. Měděné ionty pak bylo možno bez problémů z kostry odebrat, přičemž pružnost materiálu desetkrát vzrostla. 

Výsledná struktura pak vypadala velmi podobně jako vikingská drátěná košile, součást tradičního brnění, pouze v měřítku nanometrů. 

Zdroje: Phys.Org, Futurism, ScienceDaily, Sijutech, Science Magazine 

Autor:  Pavel Vachtl
Pořad: Leonardo Plus   |  Stanice: ČRo Plus
Čas vysílání: neděle 11:10; repríza neděle 21:10  |  Délka pořadu: 48 minut  
 

Nové články v rubrice

 

Diskuse

Český rozhlas si váží názoru posluchačů a má zájem o korektně vedenou diskusi. Vyhrazuje si proto právo skrýt příspěvky, které odporují dobrým mravům, jsou xenofobní, porušují platné zákony, poškozují dobré jméno Českého rozhlasu, nebo mají reklamní charakter.

Návod na použití diskusního systému DISQUS naleznete zde.

 
tyto komentáře používají systém Disqus

Meteor

Na kometě objeven základ života!

Je ve vesmíru život? Možná ano. Přinejmenším jeden ze základních stavebních kamenů života tam je. Aminokyselinu...

Příroda

Predátoři pomáhají kořisti k adaptaci na oteplení

Pokud čelí živočichové tlaku dravců, přizpůsobí se mnohem snáze i dalším nepříznivým vlivům včetně rostoucích...

Planetárium

Portrét sondy Philae na kometě a kriticky ohrožená gorila východní

Speleologové a nová jeskyně v Moravském krasu, ochrana obojživelníků proti smrtící nákaze a posvátná...

Mobilní verze | Podmínky užití | English
© 1997-2016 Český rozhlas

Tento web používá k analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace