Оптични влакна от мрежата, наука и живот

Паяците ще бъдат изпратени на общественополезен труд за създаване на оптично влакно

Фактът, че паяжините са много по-здрави от металните нишки със същата дебелина, е известен отдавна. Друго нещо е, че те не могат да намерят никакво практическо приложение, тъй като паяците произвеждат доста от тях. Но сега, изглежда, те излязоха с идеята да използват тези влакна, за да създадат оптично влакно - ултратънко.

Защо е необходимо? Наличието на ултратънки влакна ще позволи предаването на сигнали (т.е. светлинни лъчи) в нанометрови оптични вериги. А компютрите, в които обменът на данни между различни части ще се извършва със скоростта на светлината, са компютри от „ограничаващия клас“.

Такива компютри обаче са още много далеч. Но е близо до технологиите с ултратънки влакна. Е, как мрежата може да бъде намесена тук? Като фитила, използван за направата на свещ, буквално. Фитилът се потапя в парафин или восък и се отстранява. Когато първият слой изсъхне, потопете отново. И така нататък, докато дебелината на свещта отговаря на GOST.

Юшан Ян и колегите му от Калифорнийския университет в Ривърсайд следват същия път. Взема се паяжина с дължина сантиметър и се потапя в разтвор на тетраетил ортосиликат. След това, когато разтворът изсъхне, той се изпича при температура 420oC. Нишката на паяка изгаря и получената тръба се свива до пет пъти. Резултатът е куха тръба с дебелина само един микрометър. Технологията на Ян наистина е невероятно проста. Като доставчик на суровини за паяци учените използваха гигантския мадагаскарски кълбовиден паяк Nephila madagascariensis.

Трябва да се каже, че неговите нишкидоста дебел. Използвайки конвенционални методи, можете да получите много по-тънки оптични влакна - 25 нанометра (един микрометър е равен на една хилядна от милиметъра, един нанометър е една милионна от милиметъра).

Но амбициозният екип на Ян е на път да овладее технологията за създаване на нишки от оптични влакна, тънки като два нанометра. как? За да направят това, те просто се нуждаят от друг паяк. Stegodyphus pacificus, малък социален паяк, който преде влакна с дебелина само десет нанометра, се разглежда като кандидат. След изпичане, силикатните тръби, направени с филаменти от Stegodyphus, ще „изтънеят“ пет пъти - и тук са ви обещани два нанометра.

Физикът Филип Ръсел (Philip Russell), служител на университета в Бат (Bath University) във Великобритания - този, който предложи използването на оптични влакна в областта на телекомуникациите, беше възхитен от простотата и ниската цена на метода, предложен от Jan et al.

Освен това, според Ръсел, благодарение на тази технология ще бъде възможно да се създадат малки сензори, които използват свойствата на „супрамолекулните“ химични процеси, които се случват с веществата, когато са затворени в много тясно пространство. В такива ситуации скоростта на химичната реакция се увеличава значително и те протичат по различен начин.

Прословутите въглеродни нанотръби често се използват в тази област, но диапазонът от форми, размери и текстури не е много широк. Технологията на Ян ще промени тази ситуация.

Химикът Кристофър Вини от университета Heriot Watt в Единбург вярва, че такива фини влакна могат да се използват за създаване на по-добри сонди вмикроскопи в близко поле. Такива се използват от биолозите, когато се опитват да разгледат най-микроскопичните характеристики на даден обект - по-малки от дължината на вълната на светлината. Stegodyphus е потенциален изпълнител за доставка на заготовки за ултратънки оптични влакна. Понастоящем такива микроскопи използват "лещи", направени от оптични влакна, получени от ултратънки стъклени тръби. Но все пак са доста широки – 100 нанометра. Обещаните два нанометра ще осигурят много по-голяма точност.