Za necelý měsíc začínají Zimní olympijské hry v korejském Pchjongčchangu. Přízvisko „bílé“ pro tyhle hry však úplně beze zbytku platit nebude. Nejde o nedostatek sněhu, ale jedna z nově postavených budov při příležitosti olympiády bude tak černá, že černější být nemůže. Je to díky uhlíku, který nabízí dosud netušené možnosti.
Slavnostní zahájení her 9. února zahrne i odhalení budovy, která bude působit jako černá díra do vesmíru. Může za to nátěr barvou Vantablack S-VIS, která neodráží 99,8 procenta ultrafialového, viditelného a infračerveného světla. Tím pádem dům lidské oko vnímá jen jako jakousi černou díru v barevném a třídimenzionálním prostoru. Jednotlivé tvary a kontury prostě mizí.
Brána do mezihvězdného prostoru
Před čtyřmi roky vyvinuli britští vědci z laboratoře společnosti Surrey NanoSystems první generaci nejčernějšího materiálu na světě pojmenovaného Vantablack. V roce 2016 výzkumný tým oznámil, že aktualizovaná verze materiálu dosáhla takové černé, že ani spektrometr nedokáže změřit, kolik světla vstřebává.
Vantablack není barva, pigment ani textilie, ale speciální vrstva tvořená uhlíkovými nanotrubičkami, která je navržena tak, aby bylo dosaženo takřka nulové odrazivosti pro elektromagnetické záření. Na sklonku loňského roku pak společnost Surrey NanoSystems představila novou variaci Vantablack S-VIS, která je k dispozici ve spreji – stačí materiál jednoduše nastříkat a třírozměrný objekt jeden rozměr ztratí.
Toho právě chce na jinak bílých olympijských hrách dosáhnout u jedné z budov při vstupu do olympijského parku britský architekt Asif Khan. Přestože se budova zjeví, či spíše zmizí, před zraky přihlížejících až při zahájení olympiády, americká společnost CNN prozradila, že stavba má mít zakřivené stěny, které budou pokryty tisíci malými světly. „Když se budete blížit, měli byste mít pocit, jako když vstupujete do hvězdného prostoru,“ popisuje svou představu architekt Khan.
Nejčernější černá umí zneviditelnit objekty.
Nejen grafit a diamant
Materiál Vantablack je jednou z variant, které představují zatím netušené možnosti jednoho zcela „obyčejného“ prvku, kterému říkáme uhlík. Máme popsáno na deset milionů různých sloučenin tohoto prvku. Je rovněž součástí kompozitních materiálů, které slouží při výrobě produktů pro všechna odvětví průmyslu, a je také obsažen ve fosilních palivech, bez nichž se stále nedovedeme obejít.
Uhlík je také základem všech organických sloučenin a jako takový zároveň základním materiálem pro vznik živé hmoty. Ve škole nás učili, že se v přírodě tento chemický prvek vyskytuje ve dvou modifikacích jako grafit a jako diamant, tedy ve dvou strukturních formách s odlišnými vlastnostmi.
Během posledních tří desetiletí ale člověk vyrobil v laboratoři jeho další modifikace, jež mají někdy téměř neuvěřitelné vlastnosti. Například grafen, který byl vyvinut v roce 2004. Je to v podstatě vrstva atomů uhlíku vzájemně propojených do rovinné sítě ze šestiúhelníků, jejíž pouhý gram lze rozložit na plochu přibližně čtyř fotbalových hřišť. Grafen je nesmírně lehký a zároveň nesmírně pevný, přitom elektricky vodivý a propouští světlo.
Ultralehká vrstva, co zastaví kulku
Představte si, že máte na sobě materiál tak tenký, že ho vlastně ani necítíte. Přesto dokáže zastavit vystřelenou kulku z ruční palné zbraně. Výzkum týmu City University of New York (CUNY) připravil loňského prosince nový materiál diamen. Jde v podstatě o uspořádaný a správně orientovaný grafen ve dvou vrstvách se substrátem z karbidu křemíku.
Za běžných podmínek je to materiál lehký a ohebný, jakmile však do něj něco narazí, dočasně ztvrdne tak, že si nezadá s diamantem. Odtud tedy i onen název diamen. To však funguje jen v případě, že se jedná pouze o dvě vrstvy „správně orientovaného“ grafenu. Tento objev může mít v budoucnu obrovský význam pro osobní ochranu nejen ve vojenství, ale i pro ochranu různých systémů a objektů.
Dýchejte a sviťte
V laboratořích University of Texas v Dallasu zase z grafenových trubiček loni vyvinuli materiál, jemuž dali název twistron. Uhlíkové nanotrubičky spojili do vláken o průměru několika desítek nebo stovek mikrometrů a vyrobili z nich jakousi přízi. Ta v prostředí elektrolytu, jímž může být obyčejná osolená voda nebo gel, při natažení či kroucení generuje elektrický proud.
Náboje na povrchu vláken se totiž k sobě přibližují, a tím se snižuje kapacita a zároveň zvyšuje napětí v připojeném elektrickém obvodu. Docent Carter Haines z této univerzity tvrdí, že stačí mít upnutější tričko, v němž je twistron použit, a pak stačí jen normálně dýchat, abychom elektřinu vyráběli.
Dvousečná zbraň?
Ještě větší očekávání má medicína. Nanostruktury z uhlíku totiž narušují bakteriální stěny. Mechanismus není zatím dokonale prozkoumán, avšak tato vlastnost uhlíkových nanomateriálů by mohla znamenat průlom v boji s nádorovými onemocněními i se stále širší řadou multirezistentních bakterií.
Kdybychom dokázali spojit léčiva s takovou nanostrukturou či ji pokrýt potřebnými enzymatickými látkami, mohli bychom ať už nádorové buňky či škodlivé baterie likvidovat. Ovšem zde se může jednat i o dvousečnou zbraň. Vymknou-li se takové nanostruktury kontrole, mohly by ničit jednobuněčné organismy ve volné přírodě, či dokonce buňky některých orgánů u vyšších živočichů. Uhlík je tedy zázrak, ale umí i ublížit.
foto: Surrey NanoSystems, zdroj: Surrey NanoSystems
