FULLERENOVÁ KOUZLA: KULIČKOVÉ POČÍTADLO A SLEPECKÁ HŮL

Vědci po celém světě pokračují s fullerenovými „hrátkami“ a potvrzují tak oprávněnost ocenění objevu fullerenů Nobelovou cenou za chemii 1996 (Vesmír 76, 65, 1997/2). C₆₀, C₇₀ i novější uhlíkové nanotrubičky jsou mocnými nástroji v mladé oblasti výzkumu: nanotechnologiích. Tato disciplína se zabývá manipulací atomy a molekulami v submikrometrovém měřítku (< 10^–6 m) s cílem připravit materiály neobvyklých vlastností, nebo dokonce neuvěřitelně malé molekulární stroje. Co zajímavého se tedy událo s fullereny v nanotechnologiích koncem minulého roku? Vědci ze známé laboratoře IBM v Curychu realizovali „molekulární počítadlo“ (Applied Physics Letters Vol. 69, 3016, 1996). Pomocí řádkovacího tunelovacího mikroskopu (mimochodem, vynalezeného právě v této laboratoři r. 1983, Nobelova cena 1986) umístili deset molekul C₆₀ v řadě do „příkopu“, vyrytého ve velmi hladkém měděném povrchu, a pak je posouvali podobně, jako se posouvají kuličky na drátku dětského počítadla. Tímto způsobem lze v principu ukládat informace při pokojové teplotě, a velmi hustě. Bohužel rychlost takové paměti je neprakticky malá – je to jako byste posouvali kuličky skutečného dětského počítadla špičkou Eiffelovy věže, jak vtipně poznamenal člen výzkumného týmu, James Gimzewski. Použitelné by prý mohlo být zařízení obsahující stovky nebo tisíce hrotů STM v matici k paralelnímu ukládání a zobrazování dat. Druhý úspěch zaznamenali ve skupině nositele Nobelovy ceny Richarda E. Smalleye, kde se již delší dobu zabývají tzv. uhlíkovými nanotrubičkami – to jsou útvary v podobě grafitové roviny stočené do trubičky (stěna může být jednoduchá nebo může být několik trubiček uložených v sobě) a na konci uzavřené polovinou kulovitého fullerenu (V. Dvořák, Vesmír 75, 566, 1996/10). V časopise Nature 384, 147, 1996 popisují, jak se jim podařilo přilepit na konec klasického křemíkového hrotu STM mikroskopu (ten má podobu pyramidy) uhlíkovou nanotrubičku dlouhou několik mikrometrů a širokou pouze 5–20 nanometrů (hrot nejprve namočili do lepidla a pak přiblížili ke konci nanotrubičky). Trubičkový hrot je vodivý, dá se relativně snadno vyrobit a je tedy levný. Očekává se, že neobyčejně zvýší možnosti skenovacího mikroskopu. Konfigurace atomů na konci trubičky je, na rozdíl od klasických hrotů, velmi stálá a dobře definovaná, což je zásadní pro správnou analýzu získaného obrazu. Nanotrubička je tenká, může tedy pronikat do hlubokých příkopů ve zkoumaném povrchu a je i neobyčejně pružná, takže přečká prudké nárazy na vzorek – to neplatí pro běžný „hromotlucký“ a křehký hrot. Je to, jako když slepému obrovi dáme do ruky kvalitní dlouhou slepeckou hůl – jen s tím rozdílem, že hrot mikroskopu se normálně (s výjimkou nehod) nedotýká povrchu, ale jenom jej objíždí v tak malé vzdálenosti, kde „cítí“ sílu působící mezi hrotem a povrchem vzorku. Jaké budou další fullerenové hříčky?