Znanstvenici s hrvatskih institucija u proteklih su nekoliko tjedana objavili dva vrlo vrijedna rada s područja nanotehnologije. Međunarodna ekipa znanstvenika pod vodstvom dr.sc. Stefana A. Mezzasalme s Instituta Ruđer Bošković i dr. sc. Mareka Grzelczaka iz Centra za fiziku materijala u Španjolskoj te u suradnji s dr. sc. Robertom Morandottijem iz Kanadskog nacionalnog instituta za znanstvena istraživanja objavila je rad koji bi mogao imati velik utjecaj na područje mekane robotike te autonomnih i samokretnih strojeva. U novom radu, objavljenom u uglednom časopisu Advanced Materials, znanstvenici su opisali novi teorijski model koji objašnjava fascinantno ponašanje nanočestica kada su kontinuirano izložene svjetlu.
Ta studija ponajprije predstavlja novi teorijski model koji objašnjava kako nanočestice raspršene u običnoj tekućini poput vode prolaze kroz samooscilaciju pod svjetlom, te što utječe na njihovu površinsku temperaturu i sklonost grupiranju u tekućini. Ove samooscilacije događaju se u širokom spektru frekvencija, od postupnih undulacija do bržih oscilacija, od nečujnih do čujnih valova. To je poput otkrića da glazba može biti umirujuća i mirna ili živahna i dinamična te da ove čestice imaju svoj ritam i zvuk.
U drugom radu multidisciplinarni tim istraživača s Instituta Ruđer Bošković pod vodstvom dr. sc. Katarine Marušić razvio je inovativnu metodologiju za poboljšanje svojstava i funkcija površina materijala. Primjena ove metodologije mogla bi dovesti do znatnog pomaka u razvoju elektroničkih uređaja, senzora i biosenzora, posebice u elektrokatalizi i medicini. Rezultati istraživanja znanstvenika IRB-a objavljeni su u jednom od najvažnijih časopisa u području mikroznanosti i nanoznanosti “Small”, i to na naslovnici. Ovo se istraživanje bavi samoorganiziranim monospojevima, tankim spojevima molekula koji su samoorganizirani na površini nekog drugog materijala, i njihovim umrežavanjem u polimernu prevlaku nanodebljine. Molekule u tom sloju same se, dakle, poslože u visokoorganiziranu strukturu bez dodatnih pomagala. Međutim, ti se spojevi relativno lako odvajaju s površine kada su izloženi čak blažim atmosferskim uvjetima u urbanim sredinama.
Tako im je primjena danas ograničena, a u ovom se radu nudi rješenje za taj problem. Primjenom gamazračenja znanstvenici su umrežili samoorganizirane monoslojeve masne kiseline na bakru. Umrežavanjem se molekule spajaju u iznimno tanku polimernu nanoprevlaku znatno otporniju na vanjske utjecaje. U isto vrijeme, ovaj tim razvio je metodologiju koja im omogućava da utvrde stupanj umrežavanja uz pomoć elektrokemijskih mjerenja. Naime, ispitivanje uvjeta umrežavanja dobro uređenog sloja molekula na površini metala nije jednostavno zbog činjenice da je riječ o slojevima debljine svega nekoliko nanometara. Hrvatskim smo znanstvenicima koji potpisuju ove radove postavili neka temeljna pitanja o nanotehnologiji i njezinoj primjeni. I to zato što je riječ o tehnologiji od koje se već neko vrijeme očekuje jako puno, što je opravdano. Tako je pitanje bilo gdje je danas nanotehnologija i koje su joj perspektive.
– Prije svega potrebno je shvatiti da se nanomaterijali ili nanočestice obično ne primjenjuju kao samostalni proizvod, barem u našem svakodnevnom životu. Oni su uvijek aktivne komponente većih sustava. Kao primjere možemo navesti dobitnike ovogodišnje Nobelove nagrade za kemiju i medicinu. Prva je dodijeljena za otkriće i sintezu kvantnih točaka, nanočestica tako sićušnih da njihova veličina određuje njihova svojstva. Oni se mogu naći, na primjer, od emitera svjetla LED svjetiljki pa do televizora, čak i u operacijskoj sali, gdje pomažu kirurzima da uklone bolesno tkivo. Ali možda najpopularniji primjeri proizlaze iz pandemije COVID-19. U RNK cjepivo, za koje je dodijeljena posljednja Nobelova nagrada za medicinu, lanci RNK se inkapsuliraju unutar napravljenog spremnika nanoveličine dugih molekula koje se skupljaju da tvore vezikule – rekli su nam dr. Mezzasalma i Grzelczak.
Inače, po definiciji, nanotehnologija je osmišljavanje, priprava, karakterizacija i primjena materijala, naprava i sustava koji su funkcionalno organizirani na nanorazini (u području veličina od 1 do 100 nm), a odlikuju se fenomenima i svojstvima koji se javljaju samo pri tim dimenzijama. Zato nije čudno što nanotehnologiju smatraju prekretnicom koja će, zajedno s drugim tehnologijama, donijeti sveobuhvatne promjene u industrijskoj proizvodnji, tehnologiji materijala, energetici, medicini, zaštiti okoliša i drugim područjima ljudskog djelovanja.
Foto: IRB
Nanopremazi dospjeli su u nekim sferama i do komercijalne uporabe, kao što je to slučaj kod mobilnih uređaja. Pitali smo dr. Marušić gdje danas nanoprevlake, kako je točnije reći, imaju najkonkretniju primjenu i koje su im najbolje značajke.
– Najkonkretnija i najsvrhovitija primjena nanoprevlaka je u području produljenja vijeka i poboljšanja biokompatibilnosti materijala, pogotovo najosjetljivijih materijala kao što su implantati ili stentovi u medicini, ali i brojnih drugih materijala kao što su tekstil, ambalaža u prehrambenoj industriji... Iako su nanoprevlake poznate od 1940-ih godina, istraživanja koja se odnose na praktičnu primjenu su nova i dobar dio znanja koja se odnose na pojedine primjene su zapravo zaštićena patentima industrijskih kompanija te je stoga relativno teško predvidjeti što je sve trenutačno u razvoju, odnosno što ćemo imati kao proizvode u sljedećim godinama – kaže znanstvenica s IRB-a. Nastavlja kako se efikasnim umrežavanjem nanoprevlaka, što je upravo otkriće ekipe znanstvenika koju vodi, poboljšava njihova postojanost, odnosno one su puno otpornije na fragmentaciju i odvajanje s površine. Što je prevlaka postojanija, otvara se mogućnost nanosa dodatnih slojeva raznovrsnih molekula na nju, što nudi izrazito široke mogućnosti.
