V hlavnej téme decembrového čísla časopisu Quark profesor Štefan Luby približuje históriu nanovedy a nanotechnológií.
Titulka decembrového čísla Quark. Zdroj: Quark
Vývoj nanovedy a nanotechnológií sa najviac odráža v nanoelektronike, nanomedicíne, v kozmetickom a potravinárskom priemysle či nanoetike.
Míľniky v nanosvete
Nanoveda a nanotechnológie, biotechnológie a informatika patria medzi hybné sily vedeckého a technického napredovania. Nová kvalita v nanosvete vyviera z výskumu nanomateriálov, nanoelektroniky a nanomedicíny. Špeciálnymi disciplínami sú nanomeranie a štandardizácia. Pozornosť sa venuje nanoetike, ktorá upozorňuje na potenciálne zdravotné, ekonomické a vojenské hrozby i stratu súkromia prameniace zo zneužitia nanovedy. Nanoveda sa zaoberá nula-, jedno- a dvojdimenzionálnymi (0D, 1D a 2D) nanomateriálmi, ako sú nanočastice, najčastejšie guľového tvaru, nanorúrky a nanovrstvy.
Podľa zaužívanej konvencie musí byť aspoň jeden z ich rozmerov v intervale 1 až 100 nm. V prípade 0D nanočastíc sú v tomto intervale všetky tri rozmery. Extrapoláciou nanovrstiev až po monoatómové vrstvy vstupujeme do pikosveta. Patrí sem grafén – monoatomárna vrstva uhlíka hrúbky 0,34 nm. Na opačnej strane vďaka supermriežkam a superkryštálom, ktoré sa skúmajú od konca minulého storočia, vstupujú nanoveda a nanotechnológie v súčasnosti aj do tretej dimenzie. 3D štruktúry už majú makroskopické rozmery rádovo v centimetroch, skladajú sa však z nanočastíc, výnimočne z iných nanoobjektov.
História nanovedy sa zvyčajne začína pojednaním o Lykurgovom pohári zo 4. storočia a jeho rozličnom sfarbení v odrazenom a prechádzajúcom svetle. Exaktný prístup k disciplíne sa datuje od Michaela Faradaya (1857), ktorý vo svojej bakerianskej prednáške opísal interakciu svetla so zlatými nanočasticami, menšími ako je vlnová dĺžka žiarenia. O ich príprave uviedol, že explózia zlata spôsobená voltickou batériou v blízkosti skla na ňom vytvára nános kovových častíc zlata. Používal drôtiky alebo fólie zlata (hrúbka 1/282 000 palca).
Asi o 50 rokov neskôr vypočítal Albert Einstein vo svojej doktorskej dizertácii veľkosť molekuly cukru z jeho difúzie vo vode, ktorá je približne 1 nm. Najdôležitejší nástroj na pozorovanie mikro- a nanosveta – elektrónový mikroskop – vynašli v roku 1932 Max Knoll a Ernst Ruska. Nobelovej ceny za tento vynález v roku 1986 sa dožil iba E. Ruska.
V roku 1959 prišiel Richard Feynman so svojou prelomovou miniaturizačnou koncepciou: tam na dne je veľa miesta, ktorú umocnil tézou, že princípy fyziky nehovoria proti možnosti manipulovať s vecami atóm po atóme. Postulovala sa tak aditívna technológia budovania štruktúr zdola nahor ako protiklad ku klasickej, napríklad litografickej technike ich tvarovania zhora nadol s odoberaním nepotrebného materiálu.
Krotenie ohňa po novom
Slovenskí hasiči pomáhali hasiť požiar v národnom parku České Švajčiarsko. O unikátnej metóde hasenia v horskom teréne a ďalších inováciách sme sa rozprávali s Alexandrom Nejedlým z Katedry verejnej správy a krízového manažmentu Akadémie Policajného zboru.
Hranice poznania
Tohtoroční laureáti prírodovedných Nobelových cien získali ocenenie za pokroky v oblastiach kvantovej mechaniky, klik a bioortogonálnej chémie či evolučnej genetiky.
Lámače ľadu
Prvé ľadoborce boli menšie a jednoduchšie ako tie súčasné. Zatiaľ čo sa severania učili prekonávať zamrznuté moria, kontinentálni Európania lámali ľady na riekach sekerami a pílami.
Pozoruhodný chobot, Odolné mikróby, Nanozlato vo whisky, Slabšia silná sila, Následky prežitia moru, Neandertálske komunity, Viac času pre planéty, Spolupráca spermií, Výhody veterných turbín, Mäsožraví hominidi, Najbližšia čierna diera, Elektrické hmyzie roje. To je výber ďalších tém, ktoré nájdete v rubrike Magazín. Samozrejme, aj v decembrovom čísle Quarku sa môžete otestovať a precvičiť si mozgové bunky riešením zaujímavých úloh.
Výber článkov z decembrového čísla časopisu Quark
Ako rozmýšľa umelá inteligencia
Môže umelá inteligencia (AI) odporúčať preventívne vyšetrenia či prevziať zodpovednosť za riadenie vozidla? Keby ste vedeli, že AI vie svoje rozhodnutia detailne zdôvodniť, uistilo by vás to?
Čierna diera u susedov
Medzinárodný tím expertov sa po prvý raz podpísal pod objav čiernej diery hviezdnej hmotnosti ležiacej v susednej galaxii – Veľkom Magellanovom oblaku. Vedci navyše zistili, že hviezda, z ktorej čierna diera vznikla, zmizla bez známky explózie.
Vodné mikrosvety
Na Zemi existujú rôznorodé sladkovodné biotopy. Medzi najextrémnejšie periodicky sa vyskytujúce vodné mikrohabitaty patria telmy. Ich objem môže mať iba niekoľko decilitrov.
(Ne)prehliadnuteľný akrobat
Hranostaj čiernochvostý z čeľade lasicovité patrí medzi najmenšie šelmy našej fauny. Je pohybovým majstrom a jedným z viditeľných a známych príkladov sezónneho dimorfizmu.
Roztopený december
Počas zimného slnovratu dosiahne Slnko na svojej zdanlivej púti po oblohe najjužnejší bod svojej dráhy a začne sa vracať späť na sever. Toto symbolické znovuzrodenie Slnka patrilo odpradávna medzi najväčšie sviatky roka.
Vo svete (ne)vidiacich
Nevidiaci pri svojich bežných pracovných a relaxačných aktivitách používajú množstvo technických pomôcok. Srdcom kompenzácie zrakového znevýhodnenia sú počítač a mobilný telefón.
Kamenné pramene
Fontány nám môžu pripadať ako čisto dekoračné, zábavné či umelecké stavby. Pôvodne však boli zdrojom mestskej pitnej vody. Ich podoba odrážala svetonázory a postavenie ich tvorcov.
Cvičenie lieči
Máte pocit, že sa vám po cvičení lepšie myslí? Ste znudení tým, že zdravotníci odporúčajú cvičenie snáď na každú chorobu od skoliózy po depresiu? Nejde však len o obyčajné frázy. Za benefitmi fyzickej aktivity stoja fyziologické procesy a komunikácia medzi mozgom a svalmi.
Harmonické vlnenie
Klasickou ozdobou vianočných stromčekov sú vianočné gule. História vianočnej gule sa začala písať v roku 1889, keď si jej výrobu dal patentovať Francúz Pierre Dupont.
Pozrite si
Pravá chuť Vianoc
Neodmysliteľnou súčasťou štedrovečerného stola býva majonézový šalát. V seriáli Veda v kuchyni sa tentoraz zameriame na to, čo sú emulzie a aké majú využitie v kuchyni.
Ohlušujúce ticho
Od predstavy našich predkov, že Zem je všetko, čo existuje, sa so zlepšujúcimi metódami poznávania posúvali hranice vesmíru na koniec našej slnečnej sústavy, našej Galaxie až po súčasne známy pozorovateľný vesmír. Takýto obrovský vesmír by mal byť plný života. Zdá sa však prázdny. Kde sú všetci?
Je biela farba farba?
Všetci máme vo svojom okolí človeka, ktorý si bežne neodpustí poznámku v štýle: „Nula percent je tiež percento!” V jeho či jej repertoári je nachystaných aj niekoľko glos o farbách, napríklad: „Biela nie je farba, je to zmes ostatných farieb!” Je toto tvrdenie pravdivé?
Nevážne vážne ceny
Ig Nobelova cena sa považuje za zábavný protipól Nobelovej ceny. Je udeľovaná za vedecké práce s kurióznou tematikou, nad ktorou mnohí krútia hlavou s otázkou, načo je to dobré.
Magnetické tajomstvá vojen
Mnohé historické informácie v textoch Starého zákona je možné brať aspoň ako východisko k hypotézam. Paleomagnetické merania vysvetľujú, kto zničil niektoré staroveké mestá v súčasnom Izraeli.
Osladiť si život
„Je to sladké ako med,” hovorievame priamo či obrazne o rôznych veciach. Prísne vzaté, na Slovensku by sme asi mali skôr hovoriť, že je niečo sladké ako repa. Hoci patrí med stále medzi obľúbené sladidlá, drvivá väčšina z tých 30 kg cukru, ktoré našinec každoročne v priemere skonzumuje, nepochádza z úľov, ale z polí.
Nové vydanie časopisu Quark si môžete kúpiť v novinových stánkoch od 1. decembra 2022, prečítať na webovej stránke časopisu alebo vyzdvihnúť priamo vo svojej schránke.
Zdroj: Quark
(GL)
