Užitečné uhlíkové nanocibulky je možné vyrobit z odpadu při zpracování ryb

Uhlíkové nanomateriály mají celou řadu výtečných vlastností, díky nimž nacházejí nová uplatnění v elektronice, energetických technologiích, katalýze nebo třeba v biomedicíně. Výjimkou nejsou ani pozoruhodné uhlíkové nanocibulky.

^{Postup syntézy vyvinutý vědci NITech může přeměnit rybí šupiny získané z rybího odpadu na užitečný nanomateriál na bázi uhlíku. Jejich přístup využívá mikrovlny k tepelnému rozbití šupin pomocí pyrolýzy za méně než 10 s, čímž se získají uhlíkové nanocibulky s bezprecedentní kvalitou ve srovnání s těmi, které byly získány konvenčními metodami © Takashi Shirai / NITech}

Nanocibulky (CNO — carbon nano-onions) — nanostruktury připomínají nepatrné cibulky — jsou tvořeny koncentrickými vrstvami fullerenů a nabízejí například ohromnou plochu povrchu či výbornou elektrickou i tepelnou vodivost. Díky tomu by mohly výrazně posunout možnosti moderní elektroniky.
Problém je v tom, že jako u řady podobných uhlíkových nanomateriálů vázne jejich produkce. Konvenční postupy jejich výroby vyžadují náročné podmínky, například vysoké teploty a vakuum, nebo třeba dlouhý reakční čas. To významně omezuje potenciál uhlíkovýchnanocibulek.
Tým japonského Nagoya Institute of Technology (NITech) však nedávno objevil jednoduchý a vcelku nenáročný postup, díky němuž lze z odpadu při zpracování ryb vyrobit vysoce kvalitní uhlíkové nanocibulky. Zjistili, že když použijí vyčištěné rybí šupiny, lze je během pár sekund přeměnit na uhlíkové nanocibulky pomocí mikrovlnné pyrolýzy.
Pro vědce jde zároveň o zajímavou záhadu. Doposud totiž není jasné, jak přesně tento proces probíhá. Japonští badatelé se domnívají, že to souvisí s kolagenem, který obsahují rybí šupiny. Molekuly kolagenu zřejmě absorbují mikrovlnné záření a vzápětí dojde k dramatickému zvýšení teploty materiálu. To vede k termálnímu rozkladu čili pyrolýze, při níž vznikají plyny, které pravděpodobně podporují syntézu uhlíkových nanocibulek. Proces přitom nevyžaduje žádný složitý katalyzátor ani drastické podmínky.

^{Vlevo: schéma znázorňující syntézu uhlíkových nanocibulek pomocí mikrovlnné pyrolýzy rybích šupin; vpravo: snímky z transmisní elektronové mikroskopie ukazující morfologii syntetizovaných uhlíkových nanocibulek a fotografie disperze CNO v ethanolu, emisní flexibilní fólie a LED obsahující CNO © Takashi Shirai / NITech}