Nanomaterialele bidimensionale, luminescentele, punctele cuantice, cristalele fotonice si metamaterialele vor modela viitorul.
Grafenul va fi, fara indoiala, materialul vedeta al secolului XXI. Se incadreaza in nanomaterialele bidimensionale si aplicatiile sale sunt foarte variate. Poate fi folosit pentru fabricarea de circuite electronice, acoperiri pentru protejarea suprafetelor. Iar una dintre cele mai interesante intrebuintari, datorita relatiei pe care o ofera intre suprafata de dimensiuni si volum, este in fabricarea bateriilor pentru masini electrice, o dezvoltare care este pe cale sa decoleze.
Calculatoare flexibile, mese capabile sa reincarce bateria smartphone-urilor, drumuri asfaltate care permit generarea energiei pe masura ce masinile ruleaza… Posibilitatile oferite de grafen sunt numeroase. Este un material care are doar atomi de carbon. Si daca exista o infinitate de moduri de fabricatie, multe dintre ele nu sunt excesiv de scumpe. Totusi, si in ciuda faptului ca este extraordinar de nou, dupa descoperirea grafenului, s-au gasit multe alte materiale similare, printre care se remarca disulfura de molibden si fosforul negru.
Cercetator la Institutul de Nanostiinta Imdea, dezvaluie ca exista multe dezvoltari legate de celulele fotoelectrice, si senzorii de produse care plutesc in aer, sau dizolvate in apa, de concentratie foarte scazuta, pentru a estima nivelul de contaminare, pt. exemplu . Nu are nicio indoiala cu privire la utilizarea pe scara larga a grafenului in viitor, avand in vedere ca cercetarile impresionante care se desfasoara in prezent vor duce la multe produse inovatoare.
Diagnosticare mai buna
In categoria materialelor fotoluminescente, asa-numitele fosforescente isi gasesc aplicatie ca elemente de semnalizare interioara sau chiar ca elemente de semnalizare rutiera pe autostrazi, in timp ce materialele fluorescente pot fi aplicate in domenii precum energia solara. Diferite laboratoare lucreaza deja la o tehnologie cunoscuta sub numele de concentrator solar luminiscent, prin care ochelarii sau materialele plastice acoperite cu materiale luminiscente capteaza lumina pentru a o reemite ulterior si a o trimite la capetele sticlei, unde celulele solare vor transforma radiatia in electricitate. . Astfel, ferestrele cladirilor noastre ar putea deveni mici centrale fotoelectrice, capabile sa capteze lumina soarelui pentru a o transforma ulterior in energie electrica.
Cercetator la Institutul de Tehnologia Materialelor din Asturias (ITMA), subliniaza utilitatea punctelor cuantice in medicina, ca instrument de diagnostic. Si este ca, folosind un amestec de lungimi de unda diferite, ele pot functiona ca markeri luminescenti si pot detecta simultan diferite tipuri de cancer. Pe de alta parte, ecranele de televiziune pot incorpora, de asemenea, puncte cuantice ca elemente emitatoare de lumina, ceea ce va ajuta la obtinerea unor culori mai clare si un contrast mai mare, atat intre culori, cat si intre alb si negru, care in prezent nu sunt 100% reale, ci diminuarea ecranului. In acest sens, punctele cuantice vor imbunatati vizionarea televiziunii din diferite unghiuri si vor permite o rata de reimprospatare mai mare, ceea ce s-ar traduce in videoclipuri de calitate superioara.
O foaie de grafen rulata pe ea insasi da nastere la nanotuburi de carbon, care sunt de 100 de ori mai rezistente decat otelul si intre sase si zece ori mai usoare si isi gasesc aplicatie ca armatura structurala (rachete, biciclete), precum si in electronica. De fapt, tranzistorii – inima cipurilor computerelor noastre – fabricati din nanotuburi de carbon au fost deja testati.
Cristalele fotonice vor fi un mare impuls pentru noua generatie de computere, care vor folosi lumina, si nu electronii, ca element de procesare a informatiilor. In plus, vor permite proiectarea fibrelor optice cu caracteristici si functionalitati imbunatatite pentru transmiterea datelor prin impulsuri de lumina.
Metamaterialele au proprietati electromagnetice neobisnuite. Acestea isi gasesc aplicatie in sectorul apararii, datorita posibilitatii de a ascunde obiecte.
Aplicatii principale
In timp ce materialele luminiscente revolutioneaza deja lumea iluminatului si a eficientei energetice si ar putea fi un mare impuls in domenii precum energia solara fotovoltaica, prin furnizarea de dispozitive cu costuri mai mici si cu eficienta mai mare, punctele cuantice ar putea revolutiona prevenirea medicamentelor, datorita capacitatii sale de diagnosticare. in stadiile initiale ale bolilor.
Si in ceea ce priveste aplicatiile, nanotuburile de carbon si fulerenele ar putea fi cheie pentru a face vehiculele alimentate cu hidrogen o realitate, pe langa faptul ca reprezinta o piatra de hotar in domeniile calculului (proiectarea unor cipuri mai eficiente) si a electronicii flexibile. In mod similar, cercetatorul ITMA prezice ca cristalele fotonice ar putea fi decisive in noile tehnologii de comunicare, contribuind la procesarea si transmiterea mai rapida si mai eficienta a informatiilor. In cele din urma, metamaterialele ar putea fi foarte utile in domeniul opticii, oferind lentile cu rezolutie peste cea conventionala.
Si este ca astazi capacitatea de rezolutie a microscoapelor si telescoapelor are o limita, deoarece exista un zoom maxim din care nu se vede clar. Dar acest tip de material ne permite sa-l depasim si sa realizam „superlentile”, cu aplicatii interesante. Astfel, in timp ce in medicina ofera posibilitatea de a aprecia detaliile intime ale celulelor, ceea ce duce la diagnostice mai precise, in astronomie s-ar putea accesa cele mai indepartate colturi ale spatiului interstelar.
Daca materialele luminiscente sunt deja folosite masiv, in special cele electroluminescente, in industria LED si OLED, fulerenele fac parte din produsele care incorporeaza electronice flexibile si nanotuburi de carbon din material sportiv. Dar pentru alte aplicatii, cum ar fi stocarea hidrogenului, sunt necesare performante imbunatatite si costuri mai mici.
In schimb, aplicarea punctelor cuantice in medicina este in asteptarea unor teste pentru a se asigura ca acestea nu au efecte secundare nedorite, in timp ce primele produse incep deja sa apara pe ecranele televizoarelor.
Atat cristalele fotonice, cat si metamaterialele sunt inca intr-un stadiu de cercetare de baza. Si desi asteapta un potential mare, „costurile ar trebui reduse pentru a le face competitive”.
Nanotehnologiei
Toate aceste materiale sunt fabricate de om. Desi, pana in prezent, omenirea avea materialele oferite de natura; acum, pentru prima data in istorie si datorita nanotehnologiei, materialele pot fi fabricate la cerere, cu proprietati controlate si pentru scopuri specifice. „In acelasi mod in care din piesele unui Lego, asamblandu-le corect, putem genera o cladire sau o masina, din atomi si molecule combinate convenabil putem ajunge la noi materiale cu proprietati fascinante”. Posibilitatile sunt imense si facand aluzie la un citat din premiul Nobel pentru fizica, se subliniaza ca „nanotehnologia ne ofera instrumentele pentru a experimenta cu cea mai vasta cutie de jucarii: atomi si molecule.
