Zrodenie nanotechnológií: Faradayho zlaté koloidy
Viac ako sto rokov predtým, než Feynman predpovedal nanotechnológie, Faraday skúmal nanočastice pomocou zlatých koloidov. Jeho objav ovplyvnil svet – od potravín po raketovú techniku. Vedci teraz využívajú tieto častice na liečbu rakoviny!
Viac ako sto rokov predtým, než Richard Feynman predpovedal možnosť manipulácie s hmotou na atomárnej úrovni, už Michael Faraday skúmal nanočastice pomocou svojich prác s koloidmi. Video od Kráľovskej inštitúcie nám pripomína fascinujúci príbeh o náhodnom objave a jeho neskorších aplikáciách, ktoré ovplyvnili svet okolo nás – od zahusťovadiel v potravinách až po pokročilé technológie používané v raketovej technike. Poďme sa ponoriť do tohto pozoruhodného príbehu!
Kľúčové poznatky
- Faradayho koloidy: Michael Faraday, slávny fyzik, náhodne vytvoril zlaté nanočastice v roztoku pri experimentoch so zlatými fóliami v roku 1850. Tieto koloidy sú jedny z najstarších dodnes existujúcich opticky aktívnych vzoriek na svete.
- Nanotechnológia pred Feynmanom: Faradayova práca predstavuje raný príklad nanotechnológií, hoci termín ešte neexistoval. Jeho experimenty s manipuláciou zlata na nanoškále boli prelomové.
- Faradayov efekt rozptylu svetla: Koloidné roztoky rozptyľujú svetlo, čo umožňuje viditeľnosť častíc a vytvára charakteristický efekt známy ako Faradayov efekt rozptylu svetla (Tyndall scattering).
- Aplikácie koloidov: Koloidy sa používajú v širokej škále aplikácií, vrátane zahusťovadiel potravín, liekov a dokonca aj v raketovej technike s pomocou ferrofluidov.
Faradayova cesta k nanočasticám
V polovici 19. storočia bol Michael Faraday zapojený do štúdia vlastností svetla a hmoty. Na svoje experimenty používal zlaté fólie, ktoré museli byť veľmi tenké, aby prepustili svetlo. Namiesto tradičnej metódy kladenia zlata na pláty, ktorá si vyžadovala búšenie do tenkých plechov, Faraday použil chemický proces nazývaný deflagrácia. Tento proces zahŕňal umývanie zlatých fólií kyselinou sírovou, čo viedlo k vzniku slaboružovej tekutiny.
Primárnym cieľom Faradaya bolo vytvoriť tenšie zlaté fólie pre jeho experimenty. Avšak vedľajším produktom tohto procesu boli nanočastice zlata suspendované v roztoku – koloidy. Tieto častice boli tak malé, že sa neusadzovali a zostávali rovnomerne rozptýlené v tekutine. Kráľovská inštitúcia vlastní 15 rôznych koloidných roztokov vytvorených Faradayom, z ktorých šesť je stále opticky stabilné po viac ako 170 rokoch!
Viditeľnosť na nanoškále: Rozptyl svetla a Faradayov efekt
Faraday si všimol, že keď lúč svetla prechádza cez jeho koloidné roztoky, rozptyľuje sa a stáva viditeľným. Tento jav je známy ako Faradayov efekt rozptylu svetla (Tyndall scattering). Častice v koloidoch majú priemer medzi 1 a 1000 nanometrami – jeden nanometer je miliardtina metra! Na porovnanie, jediné vlákno DNA má priemer len 2 nm.
Ak prechádza svetelný lúč cez čistú vodu, nie je viditeľný. Ale keď ho nasmerujeme cez Faradayho koloid, jasne vidíme rozptýlený lúč. Tento rozdiel v správaní sa svetla nám umožňuje pozorovať častice na nanoškále.
Od potravín po raketovú techniku: Aplikácie koloidov
Koloidy nachádzajú široké uplatnenie v našom každodennom živote. Používajú sa ako zahusťovadlá v potravinách, ako sú mlieko a maslo, zlepšujú vstrebávanie liekov a dokonca aj prispievajú k modrej farbe oblohy prostredníctvom rozptylu svetla.
Jedným z najfascinujúcejších príkladov je ferrofluid – magnetická kvapalina vyvinutá spoločnosťou NASA v 50. rokoch. Ferrofluidy sú koloidy, kde sú nanočastice železa suspendované v tekutine. Vďaka svojej schopnosti reagovať na magnetické pole sa používajú v raketovej technike na manipuláciu s palivom v podmienkach nulovej gravitácie.
Budúcnosť koloidov: Liečba rakoviny a ďalšie inovácie
Výskum koloidov pokračuje aj dnes. V Kráľovskej inštitúcii sa vedci usilujú vyvinúť nové spôsoby využitia nanočastíc železa na liečbu rakoviny. Cieľom je superohriať tieto častice priamo v nádore, čím by sa poškodili rakovinové bunky a zároveň minimalizovali škody na zdravých tkanivách.
Zdroje a odkazy:
- The Royal Institution – Faraday's gold colloids
- YouTube video: The invention of nanotechnology: Faraday's gold colloids
Hodnotenie článku:
Zrodenie nanotechnológií: Faradayho zlaté koloidy
Osoby v článku
Približne 151 gCO₂ bolo uvoľnených do atmosféry a na chladenie sa spotrebovalo 0.76 l vody za účelom vygenerovania tohoto článku.
Komentáre ()