Nanotechnológia az ókorban és a középkorban

A nanotechnológiát joggal tartjuk a legmodernebb, a napjainkban leggyorsabban fejlődő tudományágak egyikének, az ókorban kidolgozott hajfestési technológiából azonban ma is tanulhatunk. A híres, ugyancsak több ezer éves damaszkuszi acél rendkívüli tulajdonságait is nanotechnológiai megoldással magyarázzák a drezdai egyetem kutatói.

A görög-római időktől a közelmúltig ólomvegyületeket használtak a haj sötétebbre színezésére, ám az ólom mérgező volta miatt ezeket a megoldásokat ma már nem alkalmazzák. A kutatók a régi recept szerinti egyszerű keverék hatását vizsgálták: víz, oltott mész (kalcium-hidroxid) és ólom-oxid elegyébe szőke emberi hajszálakat áztattak három napra. Közben időnként kiemeltek néhány hajszálat és modern laboratóriumi eszközökkel megvizsgálták az elszíneződés előrehaladását.

Az optikai mikroszkópban jól látszott, ahogy a festékanyag az idő múlásával egyre beljebb hatol a hajszálakba. Elektronmikroszkóppal és spektroszkópiai vizsgálatokkal azt is feltárták, hogy a sötétedéssel összhangban nő az ólom koncentrációja, tehát egy ólomvegyület okozza a szín megváltozását. Újabb elektronmikroszkópos vizsgálatokkal derítették ki, hogy a hajszál kérgét alkotó szálacskák, mikrorostok körül ólom-szulfid kristályok rakódnak le. A sötét ólom-szulfid kristályok a hajban levő aminosavak kéntartalmának és az ólomsóknak a találkozásából születnek. Az igazi meglepetést a kristály méretének meghatározása hozta: a kristályszemcsék átmérője átlagosan mindössze 5 nanométer volt.

Hasonló méretű ún. kvantumpöttyöket ma laboratóriumban az anyagtudomány vívmányait bevetve állítanak elő a kutatók. Most kiderült, hogy erre a hajszálak is képesek. A francia kutatók újabb kísérletekbe kezdtek: más fémionokat hoznak érintkezésbe a hajjal, hogy kiderítsék, ezekből is kialakul-e nanoméretű szemcse. Lehetséges, hogy hajszálakból álló "nanoreaktorok" is bevonulnak a nanotechnológia fegyvertárába?

A damaszkuszi acél titka

A damaszkuszi acélból készült fegyvereket hajlékonyságuk és keménységük tette híressé. Az eredeti gyártástechnológia receptje ma már nem ismeretes, valamikor a 18. században elveszett. Az eljárás valószínűleg indiai eredetű, és Európában már a római császárkorban ismerték. Készítésének technikája eljutott Kínába is, Japánban pedig a szamurájkardok készültek damaszkuszi acélból. A középkorban Damaszkusz volt leghíresebb előállítási helye, ezt őrzi a név. A damaszkuszi pengében kemény és lágy acélrétegeket kovácsoltak egybe. A magasabb szén- és foszfortartalmú rugalmas rétegek védték a kemény merev réteget a töréstől - foglalja össze az ismereteket a Magyar Nagylexikon.

A német anyagtudományi szakemberek is elektronmikroszkóppal igyekeztek a finom részleteket feltárni. Az acélban nanométeres méretű csövecskéket vettek észre, olyanokat, mint a modern technológia szén-nanocsövei. A csövek csak akkor váltak jól láthatóvá, ha előtte sósavval kioldották a csövekből a bennük rejtőző cementit (vas-karbid) szálakat, a "nanodrótokat". A cementit a hűlés és hőkezelés során képződik az acélokban.

A kutatók szerint az alapanyagul szolgáló indiai eredetű ércben szennyezésként jelenlevő átmeneti fémek katalizátorként segítették a szén-nanocsövek kialakulását, amikor fával tüzeltek az acélgyártásnál. Ezekbe a csövekbe épültek be azután a cementit szálak. Az eredményt nem mindenki fogadja el, a cementit ugyanis önmagában is létezik rúd alakban, nincs tehát feltétlenül szükség szén-nanocsövekre a cementitszálak kialakulásához. A kutatók optimisták. Bíznak abban, hogy az új ismereteket felhasználva fegyverkovácsokkal együtt fel tudják majd támasztani az ősi technológiát.