Американские исследователи показали, что определенные наночастицы
можно воспламенять с помощью маломощного лазера. Как сообщает агентство
«ИнформНаука», статья об этом появилась на сайте журнала Nature
Nanotechnology. Ее авторы — сотрудники Университета Флориды Виджай
Кришна (Vijay Krishna), Нафанаил Стивенс (Nathanael Stevens), Бен Купман
(Ben Koopman) и Бридж Муджил (Brij Moudgil).
По словам исследователей, которые приводятся в пресс-релизе
Университета Флориды, в работе использовались лазеры лишь ненамного
большей мощности, чем в лазерных указках. Однако эти лазеры способны
разогревать или даже поджигать специальным образом деформированные
фуллерены — сложные молекулярные соединения углерода, в нормальных
условиях имеющие вид выпуклого многогранника. «Вся прелесть в том, что
здесь используются лазеры очень низкой мощности», пишет Муджил —
профессор материаловедения, директор Научно-исследовательского центра
инженерии частиц при Университете штата Флориды, где проводились
исследования.
Исследователи использовали лазеры мощностью в диапазоне
от 500 милливатт. Они считают, что данной энергии достаточно, чтобы
инициировать процесс «развертывания» так называемых
функционализированных фуллеренов. Этот процесс быстро высвобождает
энергию, накопленную при образовании этих необычных молекул,
в результате чего начинается бурное выделение тепла. Выбрасываемая
энергия намного превышает энергию лазерного луча.
В своей статье авторы описали три эксперимента, в которых применяется
это открытие. Во-первых, в лабораторных условиях в раковые
клетки вводились деформированные полиоксифуллерены — сами по себе
безвредные для живого организма. Затем «заминированная» клетка
нагревалась с помощью маломощного лазера. Сгорание фуллеренов взрывало
клетку изнутри. Таким образом, раковые опухоли можно уничтожать,
не нанося вреда окружающим тканям.
В статье также описывается подрыв небольшого количества взрывчатого
вещества с помощью функционализированных фуллеренов. Сам по себе
лазерный луч обладает недостаточной энергией, чтобы инициировать подрыв
взрывчатки. Однако лазер поджигает так называемые карбоксифуллерены,
внедренные в нее в роли детонатора. Выделяемого ими тепла достаточно,
чтобы заставить взорваться весь заряд. Подобный метод мог бы здорово
упростить саперные работы в горном деле, прокладке туннелей или сносе
зданий — вместо использования дистанционных электрических детонаторов
можно было бы просто «указывать» на заряд лазерным лучом.
Третье применение фуллереновых «бомб», описанное в работе, —
сверхточная литография. Ученые покрыли лист мелованной бумаги
полиоксифуллеренами, а затем с помощью лазера сверхвысокого разрешения
выписали на нем миниатюрные буквы UF. Такая технология может оказаться
чрезвычайно полезной для создания сложных структур на компьютерных
микросхемах.
Хотя в статье это и не упоминается, у ученых есть еще ряд пока что
нереализованных идей — так, добавляя в бензин фуллереновые добавки
и воспламеняя их лазером, можно будет отказаться от традиционных свеч
зажигания в автомобилях. Более полное выгорание топлива в цилиндре
должно привести к повышению мощности двигателя и уменьшению вредных
выбросов.
Их работа послужит основой для создания множества новых технологий,
в том числе для нужд медицины, компьютерной и автомобильной
промышленности.
"ИнформНаука"