Duté nanokoule a nanokrystaly

Duté kuličky a krystalky z oxidu nebo sulfidu molybdeničitého byly vyrobeny pomocí velmi silného ultrazvuku. Vědci při tom využili kavitace, která vzniká při průchodu ultrazvuku kapalinou.

Zvláštní výroba ultrazvukem

Credit: K. S. Suslick

Z pochopitelných důvodů není postup výroby v tiskové zprávě informující o tomto objevu detailně popsán. Z toho co tam uvedeno je, usuzuji, že v roztoku MoO₂ nebo MoS₂ v něčem – klidně by to mohla být i voda, ale to ve zprávě uvedeno není – jsou rozptýleny malinké částečky oxidu křemičitého. Do této směsi je "vpuštěn" intenzivní ultrazvuk. To, že je intenzivní, znamená, že jeho vlna má velkou amplitudu a kdyby to byl zvuk v námi slyšitelné oblasti, byl by velmi hlasitý.

A právě intenzivní ultrazvuk o frekvenci 18 kHz (přibližně horní hranice slyšitelnosti u citlivých jedinců) vyvolává velké změny tlaku v kapalině, které způsobí kavitaci. To znamená, že v oblastech s nízkým tlakem se kapalina dostane do stavu, že se musí vypařit. Jelikož je tato oblast velmi malá a v jejím okolí je tlak dost vysoký, nastane téměř ihned po rozepnutí páry prudké smrštění – imploze – a tak se okolní kapalina srazí obrovskou rychlostí a údajně na miliardtinu sekundy vznikne tlak tisíc atmosfér a teplota asi 5 tisíc °C.

Bohužel mi není jasné, jakým mechanizmem se oxidy resp. sulfidy molybdenu na oxidu křemičitém usazují. Předpokládám, že se to děje ve fázi imploze plynné fáze. Jistě si to tvrdit netroufám.

Odstranění náplně kuliček

Taková kulička vypadá jako plněný čokoládový bonbón. Uvnitř je oxid křemičitý a navrchu je usazený povlak. Vědci se chtěli náplně zbavit, a tak ji odleptali kyselinou fluorovodíkovou. Zde opět nevím, jak se jim to podařilo, protože kyselina by musela projít oxidem nebo sulfidem molybdenu, rozpustit oxid křemičitý a nějak alespoň částečně odejít. Vyloučit to samozřejmě nemohu.

Když byly kuličky znovu zahřáty, přeměnily se na pravoúhlý krystal s kulovou dutinou uvnitř – viz obrázek výše.

Perspektivní použití

Využítí dutých kuliček a krystalů by se mělo najít například v dopravě léků na určené místo v organismu nebo překvapivě také jako katalyzátor reakcí zbavujících ropné produkty síry. Jestli by jejich výroba byla levná, mohlo by to zvýšit využití bitumenového dehtu (víceméně písek smísený s ropou obsahující plno dalších nečistot včetně síry) jako zdroje ropy, které by poté Kanada měla více než Saudská arábie (dle NG 6/2004 – Až dojde levná ropa nebo něco více o těžbě).