#07d - NANORÉSZECSKÉS BEVONATOK Témavezető: FÜLÖP Eszter, Tel.:392-2602(1604), Épület:26., Szoba:8., 224., E-mail:fulop@mfa.kfki.hu, GEarth:(KFKI_26)

Manapság sokat hallhatunk különböző nanotechnológiákról, ám az már bizonytalanabb, hogy valójában mit is rejt e fogalom. Először is tisztáznunk kell, hogy a nano- megjelölést a különböző mértékegységek előtt akkor használjuk, ha az adott mennyiség 10^-9 értékkel (azaz 1 milliárdod résszel) szorzódik. A nanotudományok terén ez azt jelenti, hogy azok az objektumok, amelyekkel foglalkozunk, legalább az egyik dimenziójukban a méter ezredmilliomod része nagyságrendűek. A nanotechnológia kifejezést pedig tulajdonképpen akkor használjuk, amikor ezeket a (legalább egy irányban) nanoméretű dolgokat valamilyen jól kitalált módszerrel előállítjuk, jellemezzük, alkalmazzuk. Nanoméretű objektumok felhasználására amúgy már igen régóta akadnak példák (persze anélkül, hogy ennek akkoriban különösebb jelentőséget tulajdonítottak volna). Például már középkori üvegablakokat is színeztek kolloid arany részecskékkel, vagy mondjuk a híres Damaszkuszi acél keménysége is nanoméretű csöves szerkezetekre vezethető vissza. Látjuk tehát, hogy a nano-tudomány egyes elemei már igen régiek, de a technikai feltételek csak az utóbbi időkben tették lehetővé a nanoméretek tartományában való szélesebb körű szisztematikus vizsgálódást, ezért is számít ma minden ehhez kapcsolódó felfedezés újdonságnak, és sokan ebben látják számos égető tudományos és társadalmi probléma jövőbeli megoldását is.

De vajon miért olyan különlegesek ezek a nano-dolgok? "A kicsi az szép" tartja a mondás, melynek szelleme mélyen gyökerezik több keleti nép gondolkodásában (pl. kinai, japán). A japánokról szinte elsőre a miniatürizálási törekvéseik jutnak eszünkbe. Energiaválságos és nyersanyaghiányos korszakunkban a nyugati civilizációknak is egyik állandó törekvésévé vált, hogy amit meg lehet csinálni kisebben és takarékosabban, azt lehetőleg úgy is kell tenni. A félvezető mikrotechnológia (integrált áramkörök) megjelenése óta pedig világos, hogy az ilyen kisebb áramkörök nemcsak hogy olcsóbbak és gazdaságosabb üzeműek, de még gyorsabbak is! Ezekben az áramkörökben már egy ideje a nano méreteket ostromoljuk. Önmagában mindez bőven elég lehetne ahhoz, hogy a nanoméretű objektumokra és kölcsönhatásaikra különleges figyelmet fordítsunk. De van rá egy még jobb okunk! Ugyanis ebben a mérettartományban már megkezdődik az őrségváltás a klasszikus fizika és a kvantumfizika között. Olyan jelenségek bukkannak fel, amelyek merőben eltérnek az anyag klasszikus viselkedésétől, és "józan paraszti ésszel" nem is mindig érthetők. Egy sor fizikai tulajdonság nagyon meredeken, rezonanciaszerűen változik a nanométeres nagyságrendű méret függvényében. Ezek az ún. méretkvantált tulajdonságok. Minthogy ilyenkor akár néhány nanométeres változás is jelentősen megváltoztatja az anyag makroszkopikus tulajdonságait, ezt ha kiismerjük, fel is tudjuk használni különleges céljainkra. Például a mindenki által ismert (és kedvelt) arany ha nanorészecskék formájában van jelen, egyáltalán nem is fényes sárga színű, hanem 1 nm-esen citromsárga, 16 nm-esen piros, 100 nm-esen lila színű ún. szolt képez (1. ábra). Igen nevezetesek pl. Faraday aranyszoljai, melyek már 1857 óta stabilak és a British Múzeumban vannak folyamatosan kiállítva!

1. ábra. Különböző méretű arany nanorészecskék szoljai. (forrás)

Ha a nanométeres objektumok előállításáról van szó, alapjában véve 2 nagy lehetőségünk van:

Egy nano-termék esetében azonban nemcsak a külső méret, hanem a belső szerkezet is igen fontos! Erre jellegzetes példa, hogy a nanorészecskékből felépített víztaszító bevonatok esetében jobb eredményeket értek el akkor, ha a részecskékből kialakított bevonatot hasonló felületűvé alakították, mint az egyébként igen kiváló víztaszító tulajdonságú lótusz-levélé (2. és 3. ábrák).

2. ábra. Vízlepergető lótusz levél. (forrás)

3. ábra. Vízcseppek a lótusz levelén - közelebbről.