Il rendering di un artista di un ascensore spaziale attaccato a una struttura a nanofili. Victor Habbick Visioni/Getty Images Negli ultimi anni, i ricercatori hanno fatto grandi passi avanti nella creazione di nuovi materiali da parti davvero minuscole - e da minuscoli, stiamo parlando di cose misurate in nanometri, un'unità così piccola che è probabilmente difficile per la maggior parte di noi anche solo immaginarla.
Se vuoi provare a visualizzare su scala nanometrica, considera che un filamento di DNA in una delle tue cellule ha un diametro di circa 2,5 nanometri, e un foglio di carta ha uno spessore di 100, 000 nanometri. Qual è il valore di strutture così minuscole? Per uno, è possibile realizzare nanomateriali incredibilmente resistenti, ma anche leggero, e di dotarli di altre proprietà, come la capacità di condurre l'elettricità.
Va bene, quindi forse non sembra abbastanza strabiliante. Prova questo, allora:ora sembra che sia possibile creare discussioni di diamanti davvero piccoli che sono abbastanza forti da sostenere un gigantesco ascensore che si estende per miglia fino allo spazio.
Questa prospettiva è stata sollevata dalla recente scoperta da parte dei ricercatori della Penn State University di come produrre nanofili di diamante ultrasottili, che potrebbero rivelarsi i materiali artificiali più resistenti mai creati.
La squadra ha creato un lungo sottile filamento di atomi di carbonio, disposti allo stesso modo dell'unità fondamentale della struttura di un diamante - anelli "cicloesano" a zig-zag di sei atomi di carbonio legati insieme, in cui ogni carbonio è circondato da altri a forma di tetraedro. Se suona troppo complesso, immagina il nanofilo come una collana infilata insieme con i più piccoli diamanti possibili, fatta di materiale straordinariamente rigido e resistente.
"È potenzialmente tra i materiali più resistenti, se non il più forte, mai conosciuto, " dice il professore di chimica della Penn State John Badding, uno degli autori dello studio.
Se i ricercatori potessero creare un nanofilo di diamante perfetto senza difetti, Badding dice, potrebbe eguagliare o superare le qualità dei nanotubi di carbonio sp2, formato arrotolando un foglio di nanofibra in un tubo, che fino a questo momento sono stati i materiali artificiali più resistenti creati.
Un rendering di un nanotubo di carbonio. Libreria fotografica scientifica/PASIEKA/Getty Images Certo, se stai cercando di mostrare alla gente quanto sia super forte qualcosa, aiuta ad avere un esempio di qualcosa che potresti fare con esso. (Sai, proprio come il vecchio spot di Crazy Glue che mostra il ragazzo con l'elmetto protettivo, che si incolla a una trave d'acciaio e poi vi penzola.)
Oltre l'atmosfera
Quando viene premuto, Badding pensò all'idea di utilizzare nanofili di diamante per costruire un ascensore spaziale - un concetto in cui un cavo collegato alla Terra a un'estremità e un satellite fisso all'altra avrebbe permesso agli esseri umani, attrezzature e altri carichi per salire nello spazio. È un'idea che è stata concepita per la prima volta dallo scienziato spaziale russo Konstantin E. Tsiolkovsky nel lontano 1895, e reso popolare dall'autore di fantascienza Arthur C. Clarke nel suo romanzo del 1979 "Le fontane del paradiso".
Un ascensore spaziale potrebbe rendere i viaggi da e per lo spazio molto più economici, più sicuro e meno stressante di quanto lo sia oggi. Ma costruirne uno costerebbe fino a 100 miliardi di dollari, da una stima. E avresti bisogno di farlo con materiale abbastanza forte da resistere alle tremende forze a cui una struttura del genere sarebbe soggetta.
Sviluppo commerciale
Mentre Badding sottolinea che lo sviluppo dei nanofili di diamante è nelle primissime fasi, una società canadese ha recentemente concesso un brevetto negli Stati Uniti per un progetto di ascensore spaziale alto 12,4 miglia sembra piuttosto interessata a guardare il nuovo materiale. (Vedi video sotto.)
"Se nella produzione commerciale la resistenza del filo è notevolmente superiore a quella del Kevlar, allora potremmo essere in grado di andare ancora più in alto, ", afferma via e-mail Brendan Quine, chief technology officer di Thoth Technology.
Quine ha affermato che i nanofili di diamante potrebbero essere utilizzati per rinforzare gli elementi pneumatici della struttura dell'ascensore spaziale proposto. "Ne avremo bisogno in grandi quantità però, " ha aggiunto. "La nostra struttura ha una massa simile a quella delle più grandi superpetroliere del mondo utilizzate per spostare petrolio in giro per il mondo".
Ora è interessanteBadding dice che armeggiando con la composizione chimica dei nanofili di diamante, potrebbe essere possibile realizzare materiali ancora più sorprendenti. "Potrebbero avere interessanti proprietà elettroniche, Per esempio, " lui dice.
