Pókfonálból készítik a legfinomabb optikai szálat

Amerikai kutatók a pókháló könnyű szálai segítségével szeretnék megoldani a fotonika egyik központi problémáját: olyan fénycsöveket szeretnének létrehozni, amelyekből megalkothatók a jövő szupergyors, nanoméretű optikai áramkörei.

A riverside-i Kaliforniai Egyetem mérnökei Yushan Yan vezetésével üvegszerű bevonatot alakítanak ki a pókfonál körül, majd az így kialakult üvegcsövekből hővel vonják ki a pókselymet. Terveik szerint hamarosan elkészül a 2 nanométer átmérőjű "spagetti", amely ötvenezerszer vékonyabb lesz az átlagos emberi hajszálnál.

Az úttörő technológiával kialakított fénycsöveket a fotonika területén kívül az optikai mikroszkópok új nemzedékeiben és hiperérzékeny szenzorokban is alkalmazzák majd.

Az eljárás lényege tulajdonképpen egyszerű. A madagaszkári Nephila madagascariensis nevű pókfaj fonalának egy centiméteres darabjait tetraetil-ortoszilikát oldatba mártogatják, hasonlóan ahhoz, ahogy a gyertyaöntő olvadt viaszba mártja a kanócot. A lerakódott rétegeket hagyják megszáradni, majd 420 °C-os hőmérsékletre melegítik, ahol a pókfonál elég. A szilikátcső a kemencében eredeti kiterjedése egyötödére húzódik össze - átmérője ekkor mindössze egy mikrométer.

Finom szenzorok

A következő lépés még finomabb hajszálcsövecskék előállítása lesz, amihez a délkelet-ázsiai Stegodyphus pacificus 10 nanométer átmérőjű fonalát használnák fel. A kemencés eljárás után két nanométer átmérőjű cső marad.

A hihetetlenül vékony csövecskéket rendkívül érzékeny szenzorokban is felhasználhatják. A Journal of Material Chemistry c. szaklapban megjelenés előtt álló cikk szerint ezek a szenzorok rendkívül értékesnek bizonyulhatnak az igen kis térbe zárt anyagok reakcióinak vizsgálata terén. Ezeket a reakciókat vizsgálják a szupramolekuláris kémia kutatói; igen gyors, és a megszokottaktól gyakran eltérő lefolyású reakciókról van szó.

A mikrobiológusok és biokémikusok pedig a száloptikai elven működő mikroszkópokban használhatják fel az új eljárást. A közeljövőben így a akár a fény hullámhosszánál kisebb tárgyakat is vizsgálhatnak anélkül, hogy elroncsolnák az anyagot, mint az elektronmikroszkóp teszi.