In viitor, un material special, constand in nanotuburi din carbon, va avea numeroase utilizari, in diverse domenii. Acest material ar putea fi folosit pentru construirea unui lift spatial, ar putea sta la baza unui leac pentru cancer si chiar s-ar putea transforma in piele sintetica.

In cercetarile spatiale, a existat de mult timp si un proiect indraznet, dar care nu a fost niciodata concretizat: liftul spatial. Conform io9.com, solutia ar putea fi oferita tot de nanotuburile de carbon.

De 200 de ani, exista proiecte prin care se doreste construirea unui lift care sa ne duca pana in spatiu. Problema a fost intotdeauna rezistenta materialului din care sa fie facut un asemenea dispozitiv indraznet.

Nanotuburile de carbon sunt tuburi goale facute din molecule de carbon unite. Ele prezinta avantajul de a fi foarte rezistente. Un fir facut din acest material ar putea sustine greutatea unei masini.

Cercetatorii de la NASA au inventat un material care permite absorbtia a peste 99% din toate tipurile de lumina. Descoperirea este folosita pentru tehnologia spatiala, conferind instrumentelor stiintifice proprietati superioare, ce pot ajuta oamenii de stiinta sa vada mai adanc in profunzimea Universului.

Noul material, care absoarbe in medie mai mult de 99% din lumina ultravioleta, vizibila si infrarosu, este o inventie care va deschide noi frontiere in tehnologia spatiala, informeaza NASA.

Echipa de ingineri de la Centrul NASA Goddard Space de la Greenbelt, Maryland, a comunicat rezultatele cercetarilor la conferinta SPIE Optics and Photonics, cea mai importanta reuniune internationala din acest domeniu.

"Testele de reflexie au aratat ca echipa noastra a reusit sa mareasca de 50 de ori capacitatea de absorbtie a materialului. Daca alti cercetatori au reusit sa obtina un nivel aproape perfect de absorbtie a luminii ultraviolete si a celei vizibile, materialul nostru este capabil sa absoarba benzi de unda multiple, de la ultraviolet pana la infrarosu.

Nimeni altcineva nu a mai atins inca aceasta piatra de hotar", a spus John Hagopian, conducatorul testelor.

Metoda se bazeaza pe nanotehnologie, folosind un strat subtire de carbon. Micile tuburi sunt fabricate din carbon pur, care sunt de aproximativ 10.000 de ori mai subtiri decat un fir de par uman.

Acestea sunt pozitionate vertical pe diverse materiale. Echipa a realizat nanotuburi pe siliciu,

nitrura de siliciu, titan, otel inoxidabil, materiale folosite in mod obisnuit pentru instrumentele stiintifice din spatiu.

Testele indica faptul ca materialul inventat este util pentru o varietate de aplicatii, mai ales in cazul zborurilor spatiale. Echipa a constatat ca materialul absoarbe 99,5% din lumina ultravioleta si vizibila si 98% din benzile de fecventa din infrarosu.

"Avantajul fata de alte materiale este ca cel produs de noi este de 10 pana la 100 de ori mai absorbant, in functie de lungimile de unda", a declarat Hagopian.

Daca materialul este folosit pentru diverse instrumente spatiale, tehnologia va permite oamenilor de stiinta sa obtina mai multe date ale obiectelor indepartate din Univers. In prezent, producatorii de instrumente de observare spatiala aplica vopseaua neagra, care absoarbe 90% din lumina.

Nanotuburile de carbon. Un nou mod de stocare a căldurii Soarelui

O nouă aplicaţie a nanotuburilor de carbon, dezvoltată de cercetătorii de la MIT, pare promiţătoare ca abordare inovatoare a stocării energiei solare spre a fi folosită în orice moment este necesar.

Nanotuburile de carbon modificate pot păstra căldura soarelui pe termen nedeterminat, apoi pot fi reîncărcate prin expunere la soare.

Păstrarea căldurii Soarelui într-o formă chimică – mai degrabă decât convertirea sa în electricitate sau păstrarea căldurii în sine într-un recipient bine izolat – are avantaje semnificative, din moment ce, în principiu, materialul chimic poate fi păstrat pentru perioade lungi de timp fără să se piardă vreun pic din energie. Neajunsul acestei abordări a fost până acum faptul că substanţele necesare pentru efectuarea acestei conversii şi stocări fie s-au degradat după câteva cicluri, fie includeau elementul ruteniu, care este foarte rar şi scump.

În anul 2010, profesorul asociat Jeffrey Grossman de la MIT şi patru coautori şi-au dat seama exact cum diruteniu fulvalena – cunoscută de savanţi ca cea mai bună substanţă pentru stocarea reversibilă a căldurii solare, din moment ce nu se degradează – a putut realiza această performanţă. Grossman a spus atunci că înţelegerea mai bună a acestui proces poate uşura căutarea altor compuşi, făcuţi din materiale uşor de găsit şi ieftine, care ar putea fi folosiţi în acelaşi fel.

Acum, el şi Alexie Kolpak au reuşit acest lucru. Un articol ce descrie noile descoperiri a fost publicat online în revista Nano Letters.

Noul material descoperit de Grossman şi Kolpak este creat folosind nanotuburi de carbon, minuscule structuri tubulare de carbon pur, în combinaţie cu un compus numit azobenzen. Moleculele rezultate, produse cu ajutorul unor şabloane la scară nanometrică pentru a se forma şi menţine structura fizică dobândesc “proprietăţi inexistente” la materialele separate, spune Grossman.

Acest nou sistem chimic nu este doar mai ieftin decât compuşii precedenţi ai ruteniului, ci este şi mult mai eficient pentru stocarea energiei într-un spaţiu dat – aproximativ de 10000 de ori mai mare ca densitate volumetrică de energie, spune Kolpak – făcând densitatea de energie comparabilă cu cea a bateriilor litiu-ion. Folosind metode de fabricare la scară nanometrică, “poţi controla interacţiunile [moleculelor], mărind cantitatea de energie pe care o pot stoca şi perioada de timp pentru care poate fi păstrată aceasta – şi cel mai important, le poţi controla pe ambele în mod independent”, spune ea.

Stocarea termochimică a energiei solare foloseşte o moleculă a cărei structură se schimbă când este expusă la lumina Soarelui şi poate rămâne stabilă în acea formă pe o perioadă nelimitată. Apoi, sub acţiunea unui stimul – un catalizator, o schimbare mică de temperatură, un flash luminos – poate reveni rapid la forma iniţială, eliberând energia stocată într-o explozie de căldură. Grossman descrie procesul ca pe cel al producerii unei baterii reîncărcabile cu durată lungă de viaţă, ca o baterie convenţională.

Unul dintre marile avantaje ale acestei abordări a valorificării energiei solare, spune Grossman, este că simplifică procesul prin combinarea recoltării şi stocării într-un singur pas. “Ai un material care şi converteşte, şi stochează energia”, spune el. “Este robust, nu se degradează şi este ieftin.” O limitare ar fi, totuşi, faptul că, deşi acest proces este folositor pentru aplicaţiile legate de încălzire, pentru producerea de electricitate ar fi nevoie de o altă etapă de conversie, utilizând dispozitive termoelectrice sau producând aburi pentru a pune în funcţiune un generator.

În timp ce noua lucrare arată capacitatea unui anumit tip de moleculă de a stoca energia – nanotuburi de carbon activate cu azobenzen – Grossman spune că modul în care materialul a fost gândit implică “un concept general care poate fi aplicat multor materiale noi”. Multe dintre acestea au fost deja sintetizate de către alţi cercetători pentru diferite aplicaţii şi ar avea nevoie doar să li se ajusteze proprietăţile pentru stocarea de energie.

Cheia controlului asupra stocării termice solare este o barieră de energie ce separă cele două stări stabile pe care le pot adopta moleculele; înţelegerea detaliată a acelei bariere a fost hotărâtoare pentru cercetarea lui Grossman asupra substanţei numite diruteniu fulvalenă, în legătură cu stabilitatea sa pe termen lung. Dacă bariera este prea mică, o moleculă se va întoarce prea uşor în starea sa “neîncărcată”, neputând să păstreze energia pentru perioade lungi; dacă bariera este prea mare, molecula nu ar putea să elibereze energia atunci când este nevoie. “Bariera trebuie optimizată”, spune Grossman.

Echipa deja “analizează activ noua gamă de materiale”, spune el. Cu toate că au identificat acest material promiţător descris mai sus, spune: “Consider aceasta ca vârful iceberg-ului. Suntem destul de încântaţi de această idee.”

Yosuke Kanai, profesor asistent de chimie la Universitatea Carolina de Nord la Chapel Hill, spune că “ideea de stocare reversibilă a energiei solare în legături chimice primeşte multă atenţie în momentul de faţă. Noutatea acestei lucrări este dată de modul în care aceşti autori au arătat că densitatea de energie poate fi mărită semnificativ prin utilizarea de nanotuburi de carbon ca şabloane la scară nanometrică. Această idee inovatoare deschide şi o cale interesantă pentru ajustarea moleculelor fotoactive deja cunoscute pentru combustibil termal solar şi stocare în general.” 

Un nou pas spre creierul artificial: sinapsa din nanotuburi de carbon!

Inginerii cercetători de la Universitatea din California de Sud au făcut un pas semnificativ pentru nanotehnologie, ce se va demonstra a fi foarte important pentru viitoarea construcţie a unui creier sintetic. Aceştia au construit o sinapsă dintr-un nanotub de carbon ce s-a comportat, în teste, asemenea unui neuron. Nanotuburile de carbon sunt structuri moleculare de carbon, foarte mici, având diametrul de un milion de ori mai mic decât vârful unui creion. Aceste nanotuburi sunt utilizate în circuitele electrice, având calitatea de conductori metalici sau semiconductori.

Alice Parker, profesor participant la studiu, a sugerat că dezvoltarea efectivă a unui creier sintetic, sau a unei zone funcţionale a creierului se află la zeci de ani distanţă. Creierul uman produce continuu neuroni, face noi conexiuni şi se adaptează pe tot parcursul vieţii. Procesul de creare a circuitelor analogice va fi o sarcină monumentală, sugerează aceasta.

Cercetătoarea consideră că studiul ce se află la momentul de înţelegere a procesului inteligenţei umane, ar putea avea implicaţii pe termen lung pentru dezvoltarea nanotehnologiei protetice. Această nouă descoperire ar putea duce la vindecarea leziunilor traumatice ale creierului.

Echipa condusă de profesorii Alice Parker şi Chongwu Zhou a folosit o abordare interdisciplinară care combină design-ul circuitelor cu nanotehnologia pentru a aborda problema complexă de a capta funcţiile creierului.

"Abordarea interdisciplinară este singura abordare care va duce la o soluţie. Este nevoie de mai multe tipuri de ingineri care să lucreze la aceste soluţii. Ar trebui să fim constant în căutarea de noi tehnologii pentru rezolvare acestei probleme" susţine Jonathan Joshi, un student doctorand, co-autor al lucrării.

Nanotuburile de carbon permit crearea pielii artificiale

Cercetătorii de la universitatea din Stanford au conceput o metodă prin intermediul căreia pot monta nanotuburi de carbon pe suprafaţa unui strat de silicon putând crea în acest mod un senzor de presiune.

Datele referitoare la acest studiu au fost publicate sub denumirea de „Skin-like pressure and stain sensors base don transparent elastic films of carbon nanotubes”.

„Acest senzor poate înregistra valori comparabile cu o simplă ciupitură sau presiunea ce poate fi exercitată de către un elefant ce stă într-un picior”, spune Darren Lipomi membru al echipei de cercetare.

Cercetătorii au descoperit că în momentul aşezării unui strat uniform de nanotuburi pe silicon aceste se vor aşeza în mod natural în insuliţe orientându-se pe direcţia din care se aplică presiune. Atunci când se lasă materialul să se relaxeze acele insuliţe formează mici nano arcuri ce se comportă precum un terminal electric.

„După ce am realizat această pretensionare nanotuburile formează acele arcuri ce îşi vor menţine forma indiferent de forţele aplicate materialului suport.”

Scopul cercetătorilor era de a obţine un produs sensibil la presiune ce poate da un feedback cât mai apropiat de cel al pielii umane. Din câte s-a specificat pentru a creşte sensibilitatea compusului ar fi suficientă creşterea suprafeţei terminalelor.