Ученые в США создали самые маленькие в мире щетки, щетинки которых более чем в тысячу раз тоньше человеческого волоса.
Использовать эти щетки можно для того, чтобы подметать нанопыль, красить микроструктуры и даже для очищения воды от загрязняющих веществ.
Секрет нанощеток заключается в углеродных нанотрубках - микроскопических, похожих на палочки молекулах с диаметром всего 30 миллиардных метра. Они обладают невероятной прочностью, но в то же время они достаточно гибкие и поддаются давлению со стороны.
Проектом руководил Политехнический институт Ренсселаер в городе Трой в штате Нью-Йорк. О работе исследователей пишет журнал "Нэйчур матириалс".
Удобные инструменты
Команда известного ученого Пуликеля Аджаяна в своих предыдущих работах обнаружила способ контролировать процесс выращивания нанотрубок и с тех пор использовала эту технологию для выращивания нанощеток в форме зубных щеток, ершиков для посуды и даже ватных палочек.
Исследователи наращивают щетинки из горячего, насыщенного углеродом газа на нити силицида углерода, тоньше детского волоса. Тонкое покрытие из золота направляет углерод дальше от ручки щетки, наращивая щетину.
Как и у обычных щеток, у их уменьшенных копий есть масса применений. В отчете о своей работе ученые показывают, как нанощетками можно подметать нанопыль. Однако наносовок, в который ее можно было бы собирать, ученые пока не создали.
Кроме того, нанощетками можно красить микроконструкции. Если щетку окунуть в раствор оксида железа (ржавщины), то щетинки зацепят рыжие частицы оксида, которые затем можно нанести на чистую поверхность.
Множество применений
По словам одного из ученых, доктора Аньюана Као, одной из важнейших характеристик нанотрубок является невероятно высокое соотношение площади их поверхности к одному грамму материала, что доктор Као объясняет их примечательной тонкостью.
Исследователи также продемонстрировали, что покрытые впитывающими веществами щетинки притягивают токсичные ионы серебра из зараженной ими воды. Но углеродные щетки можно использовать и в более крупных целях. Во многих электромоторах электричество передается на крутящиеся металлические части через металлические щетки. Как выяснила команда института Ренсселаер, углеродные нанотрубки тоже проводят электричество. Благодаря их износоустойчивости и гибкости нанотрубки могут оказаться более выгодными, нежели макроскопические металлические щетки в моторах высокой мощности.
Здоровье организма
Доктор Као предполагает, что новому изобретению найдется применение и в медицине. Однако прежде ученым придется убедиться, что из их щеток не выпадают щетинки, поскольку существуют опасения относительно возможного риска для здоровья.
Сейчас исследователи выясняют, как легко оторвать щетинку от нанощетки.
Но маленькие медицинские щетки со щетиной из нанотрубок можно использовать, например, для нанесения защитных веществ на поврежденные части человеческого организма, такие как вены, или для очистки их от нежелательных отложений. А при наличии соответствующих химических покрытий, щетки, возможно, смогут цеплять биомолекулы, например, ДНК, определенные протеины или даже целые вирусы.
Похоже, щетки, как и каменные топоры, были одними из первых изобретений человека. Самой древней известной щетке 30 тысяч лет. Она принадлежала какому-то художнику, рисовавшему наскальные картины в пещере.
Вполне достойно, что ее миниатюрные версии расчищают путь нанотехнологиям.