Meglepő folyadékáramlás nanocsövekben

Szén nanocsövekben szupergyorsan áramlanak a folyadékok, állapították meg a Nature hasábjain közölt tanulmányukban az amerikai Kentucky Egyetem kutatói. Az új felismerés máris a vegyipartól az orvostudományig kínál alkalmazási lehetőségeket.

A nanocsövek a szén 1985-ben felfedezett módosulatai, a fullerének közé tartoznak. A hatvan szénatomot tartalmazó buckminsterfullerén alakja rögbilabdára emlékeztet. 1991-ben fedezték fel a nanocsöveket, ezek nem labda, hanem cső alakú fullerének. A nanocsövek átmérője mindössze néhány atom, mintegy ötvenezer egymás mellé rakott nanocső adja ki együtt egyetlen hajszál vastagságát. Méretükre utal a nano- előtag, amely milliárdod részt jelent, itt a méter milliárdod részét.

Az első szén nanocső felfedezése után röviddel kiderült, hogy gazdag választékot kínálnak: vannak egyszeres és többszörös falúak, vannak az elektromosságot jól vezetők típusok és félvezetők is köztük. Lehetséges alkalmazásaik köre is egyre bővül, a számítógépiparban, a biológiában, az orvostudományban fantasztikus ötleteket próbálnak ki.

Mainak Majunder és munkatársai membránt, vékony hártyát készítettek nanocsövekből. Egy-egy nanocső átmérője nem haladta meg a 7 nanométert, ezeket rendezték milliárdszámra párhuzamosan egymás mellé, így jött létre a membrán. A folyadékáramlás ismert egyenleteivel kiszámították, hogy milyen gyorsan haladhat át valamilyen folyadék a nanocsöveken. A valóság alaposan rácáfolt a számításokra: a folyadék tízezerszer, százezerszer gyorsabban haladt át a nanocsövön, mint várták. Kiderült, hogy a nanocsövek belső felülete szinte súrlódásmentes. A nanocsövekben tapasztalt áramlási sebesség már megközelíti azt a sebességet, ahogy az élő szervezetben a fehérjékben, a biológiai csatornákban zajlik az áramlás.

A kutatók olyan nanocső-membránt hoztak létre, amelynek két oldalán eltérőek a kémiai tulajdonságok. Ilyen szelektív membránokat vegyületek nagyüzemi szétválasztására, keverékek megtisztítására lehet majd használni. A szelektivitást érzékelőkben is ki lehet használni, adott vegyület jelenlétét jelezheti a nanocső-membrános kémiai szenzor. Szerepet kaphat gyógyszerek bőrön keresztül a szervezetbe juttatásában is.

Jéki László