Čelíme environmentálnej hrozbe – touto alarmujúcou informáciou začala svoj Science Slam Jana Brndiarová z Elektrotechnického ústavu SAV. Mladá fyzička sa rozhodla, že prijme pozvanie do prvého Science Slamu SAV, ktorý si ako celosvetovo obľúbené popularizačné podujatie kladie za cieľ približovať vedu širokej verejnosti vtipne, stručne a interaktívne.
„Vedci už dlhšiu dobu pracujú na vývoji kvantových bodiek. Na čo by nám boli takéto kvantové bodky? Mohli by nahradiť súčasné televízie, lasery a dokázali by ešte omnoho viac. Mohli by byť dobré aj na využitie v medicíne. V minulosti sa využívali polovodičové kvantové bodky na báze kadmia a lítia. Tieto však boli veľmi toxické. Vedci prišli s novým objavom a objavili uhlíkové kvantové bodky,“ povedala Jana Brndiarová.
Uhlíkové kvantové bodky sú menej toxické. V laboratórnych podmienkach sa na vedecké účely využívajú malé koncentrácie, ktoré nie sú toxické. Avšak, na konci ich životného cyklu môžu končiť v prírode v podzemných vodách, v odpadových vodách v nekontrolovateľnom množstve a vtedy sú pre ľudí nebezpečné. Vedci ich dnes vedia identifikovať vďaka najtenšiemu materiálu na svete, ktorým je grafén.
„Grafén je 2D materiál, má hrúbku jednej atomárnej vrstvy a prakticky nemá žiadny objem. Kým bol objavený, vedci aj významní fyzici si mysleli, že 2D materiály sú termodynamicky nestabilné. Môžeme si to predstaviť, že keď máme 2D materiál napríklad ako obrus, tak ten by sa na vzduchu zroloval. Toto sa v roku 2004 podarilo vedcom z Manchestru vyvrátiť. Prvýkrát bol tento materiál viditeľný vďaka interferenčnému efektu, čo bol objav, ktorý si v roku 2010 vyslúžil Nobelovu cenu,“ povedala Jana Brndiarová.
Grafén si podľa mladej vedkyne môžeme predstaviť ako medový plást v tvare 6-uholníkov. Ak by sme zobrali atómy uhlíka a do každého rohu vložili atóm uhlíka, dostali by sme grafén. Má nesmierne zaujímavé vlastnosti a práve vďaka nim sa Jana rozhodla skúmať ho v rámci svojej doktorandskej práce.
„Keď som si prvýkrát čítala o graféne, tak som zostala veľmi užasnutá. Prečítala som si toto: ´Častice, ktoré vedú elektrický prúd v graféne, nemajú hmotnosť.´ Je tomu tak. Častice, ktoré vedú elektrický prúd sú kvázi častice – nemajú hmotnosť a pohybujú sa takmer rýchlosťou svetla. Rýchlosť svetla je 3 x 10⁸ m/s, pričom rýchlosť týchto častíc v graféne je 1 x1 0⁶ m/s. Sú veľmi rýchle. Grafén je teda 2D materiál, nemá žiadny objem, častice sa pohybujú veľmi rýchlo a tu prišla myšlienka, že ho môžeme využiť ako veľmi citlivý detektor,“ povedala Jana Brndiarová.
V roku 2007 vedci túto myšlienku pretavili do reality a podarilo sa im detekovať už len jednu molekulu plynu. Takéto malé čipy Jana Brndiarová pripravuje na Elektrotechnickom ústave a aj preto si na popularizačné podujatie Science Slam obliekla odev, do ktorého sa vedci obliekajú vždy keď skúmajú a bádajú v čistých priestoroch.
„Všade na svete sa nachádzajú takéto laboratóriá, aké máme aj my na Elektrotechnickom ústave SAV. Sú to laboratóriá, ktorým hovoríme čisté priestory. Nachádza sa v nich menej prachových častíc, je tam špeciálne svetlo a v takomto laboratóriu pripravujem tieto čipy. Toto špeciálne oblečenie mám vždy oblečené preto, aby som nepriniesla do priestorov prach,“ povedala Jana Brndiarová.
V závere svojho slamu ešte zdôraznila, že grafén je veľmi tenký a počas dlhých rokov si ľudia mysleli, že neexistuje. Len na základe správneho nastavenia experimentu výpočtov sa nakoniec podarilo reálne ho uvidieť, čomu predchádzali správne predpoklady a výpočty. Pri práci s grafénom využíva rôzne prístroje.
„Nevidím ho voľným okom, pri svojej práci používam mikroskop atomárnych síl a rôzne iné experimentálne zariadenia. Zrejme to bežnej verejnosti nič nehovorí, no dôležité je to, že pomocou Ramanovej spektroskopie dokážem vedieť, či mám práve grafén alebo sa už jedná o hrubší materiál, ktorý má hrúbku viac ako jeden atóm. Keďže tento materiál je veľmi citlivý, dá sa využiť aj na niečo iné. Nielen na detekciu nanočastíc, ale aj na detekciu rakoviny, DNA. Pointa spočíva v tom, že potrebujeme špeciálne aktivovať povrch grafénu na patogény ako je rakovina alebo aj na detekciu DNA,“ dodala na záver svojho vystúpenia Jana Brndiarová.
Spracovala: Monika Hucáková pre portál Veda na dosah
Zdroj foto: SAV
Uverejnila. VČ