Titan je u lékařů oblíbeným materiálem, hlavně pokud jde o umělé klouby. Je pevný, odolný vůči opotřebení, a také není jedovatý. Nečekaný objev fyziků americké Riceovy univerzity, publikovaný ve Science Advances, teď ještě ke všemu umožní medicínský titan vylepšit zlatem.
Podle vedoucí výzkumu Emilie Morosan je nově objevená slitina titanu se zlatem třikrát až čtyřikrát tvrdší nežli většina typů oceli. Slitina 3 dílů titanu s 1 dílem zlata se specifickou atomovou strukturou,zajistí slitině výjimečnou tvrdost. Významné je především to, že ve tvrdosti hned čtyřikrát předčí čistý titan, který se dnes používá v řadě medicínských aplikací.
Morosanová je specialistkou na navrhování a syntézu sloučenin s exotickými fyzikálními vlastnostmi. Není to ostatně tak dávno, co si Morosanová s kolegy hrála s materiálem, který vytvořili z titanu a zlata v poměru jedna ku jedné. I tenhle materiál nebyl nezajímavý – ačkoliv ho vytvořili z nemagnetických látek, tak byl magnetický. A jak se zdá, v tomhle případě Morosanové a jejím kolegů přeje Štěstěna. Novou slitinu, kterou tým vytvořil, totiž není těžké vyrobit. Není dokonce jisté, zda jsou Morosanová a spol. první, kdo právě tento typ slitiny vytvořili. Ale jako první ho popsali, takže si historie zapamatuje právě je.
Jak vlastně Morosanová a její tým zjistili, že vytvořili něco vážně výjimečného? Součástí běžného postupu při zkoumání nově vytvořených materiálů je i to, že se ho vědci snaží brousit, aby ho získali v podobě prášku, který pak využijí pro analýzy s využitím rentgenového záření. Takové analýzy se hodí pro zjištění přesného složení, čistoty, krystalické struktury a dalších parametrů nového materiálu. V případě nové slitiny titanu se zlatem 3:1 se ale najednou objevil závažný technický problém. Slitinu nebylo možné běžným postupem nabrousit. Nepodařilo se jim to dokonce ani s diamantovými nástroji. V tu chvíli jim nejspíš už bylo jasné, že nepůjde o nějakou nudnou slitinu.
Vědci pak experimentálně zjišťovali, jak tvrdá jejich slitina titanu se zlatem vlastně je, a také porovnávali její biomedicínské vlastnosti s čistým titanem. Například pro využití v medicínských implantátech je pro materiály klíčová jejich biokompatibilita (v podstatě zdravotní nezávadnost) a rovněž odolnost vůči opotřebení. Titan se zlatem jsou považovány za jedny z nejvíce biokompatibilních kovů. Morosanová a spol. se proto domnívali, že slitina titanu se zlatem 3:1 by na tom nemusela být v tomto směru úplně špatně. Vlastně se ale spletli. Jejich nová slitina je totiž přímo excelentní. Svou biokompatibilitou předčí čistý titan a to stejné platí i pro odolnost vůči opotřebení.
Morosanová se sice nehodlá stát materiálovou vědkyní, novou slitinu ale jen tak nepustí z ruky. Její výzkumný tým plánuje další experimenty, jimiž chtějí detailně studovat krystalickou strukturu slitiny. A chtějí se zaměřit i na to, jestli by slitinu ještě nevylepšili přidáním dalších chemických látek.
Literatura
Rice University 20. 7. 2016, Science Advances 2: e1600319.