Önszerveződő részecskék
Csupán nanométeres vastagságú rétegre van szükség egy újonnan kikísérletezett anyagból, amellyel akár olyan felületek is egymáshoz tapaszthatóak, amelyek más módszerrel nem, vagy csak nagy nehézségek árán.
Az MSNBC információi szerint a New York államban található, Trója angol nevét viselő Troy-ban székelő Renssealer Polytechnic Institute kutatói által kifejlesztett nanoragasztó – amely már most is kereskedelmi forgalomban kapható alapanyagokból készül - magas hőmérsékleten még erősebbé válik, s ehhez az emberi hajszálnál százezerszer vékonyabb réteg is elegendő. A tudósok szerint az új anyag segítségével akár különlegesen kisméretű számítógépes alkatrészeket is készíthetnek majd a közeli jövőben.
„Belegondolni is elképesztő, hogy egyetlen molekularéteg képes javítani két anyag tapadását” – magyarázta az MSNBC-nek Ganapathiraman Ramanath, a kutatás egyik résztvevő kutatója. „A munkánk eredményeképpen elmondhatjuk, hogy lehetséges létrehozni olyan, szerves alapú nanorétegeket, amelyek ezerszer vékonyabbak a jelenleg ismert leghatékonyabb, organikus alapú ragasztóknál.”
A korábbi eredményekhez képest a nanoragasztó óriási előrelépést jelent. Összehasonlítva ez annyit jelent, hogy míg korábban a méter milliomod részével megegyező vastagságú rétegekkel értek el hasonló tapadást, az új anyag segítségével egyetlen nanométernyi – a milliméter milliomod része – ragasztó képes ugyanerre.
„Ez egyetlen molekularéteg, amelyet olyan szabályosan rendeződnek egymás mellé, mint egy díszszemlén” – magyarázta Ramanath A ragasztó láncait képező részecskék maguktól állnak össze rendezett sorba. „A természet elvégzi a munka nagy részét, nekünk csupán a megfelelő anyagok közé kell helyezni a molekulákat és már működik is” – tette hozzá a kutató.
„A nanoragasztóhoz hasonló, úgynevezett önszerveződő molekulákat már széles körben használják korrózióvédelemnél, egyéb bevonatoknál” - nyilatkozta a hvg.hu-nak Rácz Ilona, a Bay Zoltán Anyagtudományi és Technológiai Intézet polimer kompozit kutatási osztályvezetője. „Az új anyag jelentősége a hőkezelésben lehet, illetve abban, hogy monomolekuláris réteget sikerült létrehozni. Ez egyébként egy régi megfigyelésen alapul, amely szerint minél vékonyabb a ragasztóréteg, annál erősebb tapadás érhető el. A természet is adhatott ihletet a kutatóknak, korábban ugyanis végeztek vizsgálatokat, amelyek során például a gekkók lábain található tapadókorongok működési elvét próbálták átültetni a mindennapi használatba.”
A ragasztó alapját szénmolekulák adják. A részecskelánc egyik végén szilícium és oxigén, a másik végén kénmolekulák találhatóak. Ezek az eltérő végmolekulák mikroszkopikus kampóként funkcionálnak, amelyek erős kötést alakítanak ki más felületekkel. Ramanath egy vékony rézréteggel vonta be a lánc végét, amely egyfajta védőburkot képez, hogy a molekulák sértetlenek maradjanak.
A nanoragasztó hatékonyságát hevítéssel tudták tovább erősíteni a kutatók. 400 °Celsiuson a réz és a szilícium-dioxid közötti kötés jóval erősebb lett, ezáltal 5-7-szer jobb tapadást idéztek elő.
„A hőkezeléssel még erősebb ragasztót kaptunk” – tette hozzá Ramanath. „Erre azonban nem is számítottunk, így ez egy pozitív hozadéka a kísérleteinknek. A szakember szerint mivel az új anyagot igen olcsón elő lehet állítani – 35 dollár (mintegy 6500 forint) 100 grammonként – ezért kereskedelmi forgalmazása is jövedelmező lehet. A kutatók jelenleg szabadalmi oltalmat keresnek a nanoragasztónak, amelynek elsősorban a mikroelektronikai iparban vehetik hasznát.