Tartu Ülikooli füüsikud tegid murrangulise avastuse materjaliteaduses

Tartu Ülikooli teaduri Sergei Vlassovi juhtimisel leidsid füüsikud, et hõbenanojuhtmeid saab teha peaaegu purunematuks ja väga painduvaks, kui need katta ränioksiidiga. Nanotraatidele võib juba prognoosida praktilisi rakendusi näiteks järgmise generatsiooni optiliste kaablitena.

Nanotraadid on imepisikesed, juuksekarvast sada korda peenemad traadid, mil on palju eriomadusi võrreldes makroobjektidega. Nanotraatidega manipulatsioonieksperimente läbi viies avastasid Tartu Ülikooli füüsikud koostöös Läti kolleegiga, et hõbenanotraatide mehaanilised omadused muutuvad märkimisväärselt ja ettearvamatul viisil, kui nad katta õhukese ränioksiidikihiga.

Kui tavaline hõbenanotraat on suhteliselt habras ja läheb füüsilist survet avaldades kergesti katki, siis ränioksiidse kattega nanotraat on äärmiselt vastupidav, kui mitte öelda, et lausa purunematu. Mis aga kõige üllatavam – pärast „füüsilist väntsutamist“ taastab ta oma endise kuju, kui talle rakendada elektronkiirgus. Teisisõnu on niisuguste nanotraatide näol tegemist uut tüüpi nö. füüsilise mäluga materjalidega.

„Individuaalsete nanostruktuuride uurimine on keeruline protsess ning nõuab peeni ja tundlikke tööriistu,“ rõhutas Vlassov uurimise keerukust. Eksperimentide käigus tõmmati, lükati ja painutati nanostruktuure kontrollitud liigutustega. „Töö võib olla küllaltki meeltlahutav ja väga sarnane mängukonsooliga mängimisele, katsete läbiviimiseks kasutatav tehnika on isegi varustatud videomängupuldiga, kuid lõbu käib tööga kaasas,“ lisas Vlassov.

Avastatud efekt on huvipakkuv nii teaduslikus kui ka rakenduslikus mõttes. On üllatav, et materjali näiliselt tühine modifitseerimine (so. hõbenanotraadi ränioksiidi sisse „riietamine“) põhjustab niivõrd tähelepanuväärseid muutusi selle mehaanilistes omadustes. Selle efekti täpse olemuse kallal murravad füüsikud veel pead.

„Purunematutele“ ja mäluefektiga nanotraatidele võib juba prognoosida praktilisi rakendusi näiteks järgmise generatsiooni optiliste kaablitena; nimelt on optilisi kaableid seadistades neid tihti vaja tugevalt painutada, paraku aga mõranevad praegu kasutusel olevad materjalid kergesti ning tulemuseks on suured kaod edastatava signaali tugevuses.

Uurimus viidi läbi TÜ füüsika instituudi nanostruktuuride füüsika laboris, koostöös Eesti nanotehnoloogiate arenduskeskuse ja Läti ülikooliga.

Avastus on fundamentaalse tähtsusega ja uurimus avaldati ka maailma ühes mainekamas nanotehnoloogia-alases teadusajakirjas „Nano Letters“.

Vaata ka Aktuaalse Kaamera uudislugu.

Lisainfo: Sergei Vlassov, Tartu Ülikooli materjaliteaduse teadur, tel: 737 4733, e-post: sergei.vlassov@ut.ee.