Оптичне волокно з павутиння, Наука та життя

Павуків відправлять на громадські роботи - створювати оптичне волокно

Те, що павучі волокна набагато міцніші за металеві нитки такої ж товщини — відомо давно. Інша річ, що практичного застосування їм ніяк знайти не можуть, оскільки павуки роблять їх досить мало. Але ось, здається, придумали використовувати ці волокна для створення оптичного волокна надтонкого.

Навіщо воно потрібне? Наявність надтонких волокон дозволить передавати сигнали (промені світла, тобто) в оптичних нанометрових схемах. А комп'ютери, в яких обмін даними між різними частинами відбуватиметься зі швидкістю світла, - це комп'ютери "граничного класу".

До таких комп'ютерів, втім, поки що дуже далеко. А ось до технологій надтонкого оптоволокна близько. Ну, а як тут може бути задіяно павутиння? Так само, як і ґнот при виробництві свічки - причому в буквальному сенсі. Гніт вмочують у парафін або віск і виймають. Коли перший шар засохне, вмочують знову. І так доти, доки товщина свічки не відповідатиме ГОСТу.

Тим самим шляхом пішли Юшань Янь (Yushan Yan) та його колеги по Каліфорнійському університету в Ріверсайді (University of California at Riverside). Береться павукова нитка завдовжки сантиметр і вмочується в розчин ортосилікату тетраетилу. Потім, коли розчин висихає, його випалюють при температурі 420oC. Павукова нитка вигоряє, а трубка, що утворилася, стискається в цілих п'ять разів. В результаті виникає порожниста трубка завтовшки всього в один мікрометр. Технологія, запропонована Янем, справді напрочуд проста. Як постачальник павукової сировини вчені використали гігантського мадагаскарського павука-кругопряду Nephila madagascariensis.

Треба сказати, що його ниткидосить товсті. Звичайними методами можна отримати набагато тонші оптичні волокна — 25 нанометрів (один мікрометр дорівнює одній тисячній частці міліметра, один нанометр — це мільйонна міліметра).

Але амбітна команда Яня збирається освоїти технологію створення оптоволоконних ниток завтовшки всього два нанометри. Яким чином? Для цього їм просто знадобиться інший павук. Як кандидат розглядається Stegodyphus pacificus — крихітний громадський павучок, що плетив волокна завтовшки всього десять нанометрів. Після випалу, силікатні трубки, зроблені за допомогою ниток Stegodyphus, "схуднуть" у п'ять разів - і ось вам обіцяні два нанометри.

Фізик Філіп Рассел (Philip Russell), співробітник університету міста Бат (Bath University) у Великій Британії, - той самий, що запропонував використовувати оптичне волокно в телекомунікаційній області, захопився простотою і дешевизною способу, запропонованого Янем співтовариші.

Більше того, на думку Рассела, завдяки цій технології можна буде створювати крихітні сенсори, які використовують властивості "супрамолекулярних" хімічних процесів, що відбуваються з речовинами, коли ті виявляються замкнутими у дуже тісному просторі. У таких ситуаціях швидкість перебігу хімічної реакції значно підвищується, та й вони протікають інакше.

У цій галузі часто використовуються горезвісні вуглецеві нанотрубки, але діапазон їх форм, розмірів та текстур не надто великий. Технологія Яня дозволить змінити це положення.

Хімік Крістофер Вайні (Christopher Viney), співробітник единбурзького університету Heriot Watt, вважає, що такі тонкі волокна можна використовувати для створення більш досконалих зондів вблизькопідлогові мікроскопи. Такі використовуються біологами при спробі розглянути найбільш мікроскопічні особливості того чи іншого об'єкта менші, ніж довжина світлової хвилі. Stegodyphus – потенційний підрядник на постачання заготівельних матеріалів для надтонкого оптичного волокна. В даний час у таких мікроскопах використовуються "лінзи" з оптичних волокон, отриманих із надтонких скляних трубок. Але вони все одно досить широкі – 100 нанометрів. Обіцяні два нанометри забезпечать значно більшу точність.