Idealne kryształy można otrzymywać na Ziemi

Idealne kryształy można otrzymywać na Ziemi

Wkrótce nie będzie potrzeby produkowania idealnych kryształów na pokładzie Międzynarodowej Stacji Kosmicznej ISS. Holenderskim oraz japońskim naukowcom udało się wyhodować kryształy o idealnej strukturze używając silnego pola magnetycznego.

Na orbicie okołoziemskiej, w warunkach niemal zerowej grawitacji można hodować idealne kryształy rozmaitych substancji. Niestety generuje to wysokie koszty. Holenderscy badacze z High Field Magnet Laboratory na Radboud University w Nijmegen we współpracy z naukowcami z Tohoku University w Japonii opracowali metodę wykorzystującą zjawisko lewitacji, jakie można było zaobserwować w 1997 roku, gdy pokazano żabę unoszącą się kilkanaście centymetrów nad ziemią.

Materiały diamagnetyczne – w tym również żywe tkanki – wykazują bardzo słabą przenikalność magnetyczną (mniejszą nawet od próżni). Jeśli znajdą się w silnym polu magnetycznym, są z niego wypychane z powodu zmian w ruchu ich elektronów. Pierwszym kryształem jaki otrzymano nową metodą był kryształ białka - lizozymu. Lizozym to enzym zakłócający procesy życiowe wielu niebezpiecznych bakterii, obecny miedzy innymi w łzach oraz ślinie człowieka i w białku kurzego jaja.

Jaki jest powód otrzymywania idealnych kryształów. Otóż duże i czyste kryształy białek są bardzo cenne dla badaczy, ponieważ można je bardzo łatwo i dokładnie badać techniką krystalografii rentgenowskiej. Na podstawie wykresu, jaki powstaje po przepuszczeniu wiązki promieniowania rentgenowskiego przez kryształ można poznać sekwencję atomów w pojedynczej cząsteczce badanej substancji. Im doskonalszy kryształ, tym dokładniejsze uzyskane dane. Znajomość budowy cząsteczek ma wielkie znaczenie w badaniach nad nowymi lekami.

W typowych warunkach ziemskiej grawitacji kryształy zawsze mają jakieś wady strukturalne, ponieważ w otaczającej je cieczy powstają prądy konwekcyjne. Na stacji kosmicznej warunki są niemal idealne.

Używając potężnego magnesu o natężeniu pola 33 tesli (natężenie ziemskiego pola magnetycznego to jedynie 30 mikrotesli), naukowcom udało się wyeliminować prądy konwekcyjne w sposób doskonalszy nawet od osiągniętego na pokładzie Międzynarodowej Stacji Kosmicznej. W dodatku technika ta jest znacznie szybsza i dużo tańsza niż eksperymenty w kosmosie.

Obecnie naukowcy projektują magnesy, które pozwolą na otrzymanie kryształu o żądanych wymiarach, na razie zaprezentowali tylko możliwość produkcji idealnych kryształów. Metoda wymaga dalszych badań.

(pj)