Karbid křemíku (SiC) je velmi tvrdý a tepelně odolný materiál běžně používaný jako brusivo (Karborundum). Je také polovodivý, a tak se kombinace těchto vlastností využívá ve výkonové elektronice. Květinky z něj, ještě k tomu tak malé, dosud nikoho vyrábět nenapadlo.

Z čeho nanokvětinky rostou?

Vědcům na univerzitě v Cabridge vyrostly v peci. Vzali trubku, dali do ní křemíkový podklad a přidali prášek z nitridu galia, který působí jako katalyzátor. Vzduch v trubce nahradili argonem a pomalu zahřívali na 1100 °C. Když dosáhli žádané teploty, argon nahradil proudící metan. Metan je nejlehčí uhlovodík (Mimo jiné složka zemního plynu, kterým topíme.) a dodá k v peci již přítomnému křemíku uhlík, potřebný pro vznik karbidu křemíku – samozřejmě v tomto případě metan nehoří. Trubkou metan proudil 15 minut a právě v této fázi vznikaly nanokvětinky. Poté byl metan nahrazen argonovou atmosférou, ve které květinky ochladly na pokojovou teplotu.

Samotné květinky mají průměr 1 až 2 mikrometry a výšku 3 až 5 mikrometrů. Jsou spleteny z mnoha tenkých nanovláken o průměru 100 až 200 nanometrů, která tvoří dutý stonek i květ, který má ve svém středu „kuličku“. To je částice katalyzátoru. K dokonalému dojmu chybí jen pěkně barevný vzhled. Díky materiálu, který je tvoří jsou květinky pochmurně šedé až černé. Pokud na obrázcích vypadají barevně, je to pouze úprava v počítači, jelikož snímky jsou pořizovány elektronovým mikroskopem, který bohužel barevně nevidí.

Kvítky pouze na okrasu

Praktické využití květinek zatím není v dohledu. Díky polovodivému materiálu se předpokládá, že by mohly najít uplatnění v elektronice. Zajímavé také je, že povrch z nanokvítků odpuzuje vodu. Nejen, že se voda na nanokvětech nesmáčí, ale kapka vody se po povrchu začne kutálet už tehdy, když jej nakloníme o pouhých 5°. Najde se však pro tuto vlastnost využití?

Nyní se už můžete pokochat krásnými obrázky nanokvětinek

Všechny obrázky vytvořila Ghim Wei Ho a tudíž jí náleží veškerá práva k nim.

Celá kytice nanokvětinek

Nanoslunečnice

Nanokvětinka na nanokvětince

Částice katalyzátoru v květu

Některé kvítky se taky příliš nepovedou

Poznámka: Jak je vidět z obrázků, v centru každého květu je kulička. V článku tvrdím, že se jedná o částici katalyzátoru. Je to pravda pouze napůl. Katalyzátorem je nitrid galia. Ovšem když vědci zkoumali složení vyrobených nanokvětinek, zjistili, že v oné kuličce se galium nenachází buď vůbec nebo jen ve stopovém množství, zato obsahuje křemík a uhlík. Vědci to vysvětlují tím, že galium v částici katalyzátoru při růstu květinky sublimuje a částice je nasycována karbidem křemíku, který se na ní tvoří. Když dojde k přesycení, začnou z ní růst vlákna květinky. Až veškeré galium vysublimuje, růst se zastaví a to také vysvětluje, že všechny nanokvětinky mají přibližně stejnou délku.

Hlavní zdroje informací:

Three-dimensional crystalline SiC nanowire flowers (18. 6. 2004)

Physicists reveal first “nanoflowers” (21. 6. 2004)

Autor píše weblog o vědě a technice Techblog