science >> Wetenschap >  >> Astronomie

Deze nieuwe ontwikkeling kan eindelijk de sleutel zijn tot ruimteliften

Een artistieke weergave van een ruimtelift bevestigd aan een nanodraadstructuur. Victor Habbick Visies/Getty Images

In recente jaren, onderzoekers hebben grote vooruitgang geboekt bij het maken van nieuwe materialen van hele kleine onderdelen - en door kleine, we hebben het over dingen gemeten in nanometers, een eenheid die zo klein is dat het voor de meesten van ons waarschijnlijk moeilijk is om het ons zelfs maar voor te stellen.

Als je nanoschaal wilt visualiseren, bedenk dat een DNA-streng in een van je cellen ongeveer 2,5 nanometer in diameter is, en een vel papier heeft een dikte van 100, 000 nanometer. Wat is de waarde van zulke minuscule structuren? Voor een, het is mogelijk om nanomaterialen te maken die ongelooflijk sterk zijn, maar ook lichtgewicht, en om ze uit te rusten met andere eigenschappen, zoals het vermogen om elektriciteit te geleiden.

Oke, dus misschien klinkt dat niet zo verbluffend genoeg. Probeer dit, dan:Het lijkt er nu op dat het mogelijk is om draden te maken van echt, echt kleine diamanten die sterk genoeg zijn om een ​​gigantische lift te ondersteunen die zich kilometers ver in de ruimte uitstrekt.

Dat vooruitzicht is geopperd door de recente ontdekking van onderzoekers van Penn State University over het produceren van ultradunne diamanten nanothreads, wat misschien wel de sterkste door de mens gemaakte materialen zijn die ooit zijn gemaakt.

Het team creëerde een lange, dunne streng koolstofatomen, gerangschikt op dezelfde manier als de fundamentele eenheid van de structuur van een diamant - zigzag "cyclohexaan" ringen van zes aan elkaar gebonden koolstofatomen, waarin elke koolstof is omgeven door andere in de vorm van een tetraëder. Als dat te complex klinkt, stel je de nanodraad voor als een ketting die aan elkaar is geregen uit de kleinst mogelijke diamanten - gemaakt van materiaal dat buitengewoon stijf en sterk is.

"Het is potentieel een van de sterkste materialen, zo niet de sterkste, ooit geweten, ", zegt Penn State scheikundeprofessor John Badding, een van de auteurs van de studie.

Als onderzoekers een perfecte diamanten nanodraad zouden kunnen maken zonder defecten, Badding zegt, het kan de kwaliteiten van sp2-koolstofnanobuisjes evenaren of overtreffen, gevormd door een nanovezelvel in een buis te rollen, die tot nu toe de sterkste kunstmatige materialen zijn die zijn gemaakt.

Een weergave van een koolstof nanobuis. Wetenschapsfotobibliotheek/PASIEKA/Getty Images

Natuurlijk, als je mensen probeert te laten zien hoe supersterk iets is, het helpt om een ​​voorbeeld te hebben van iets wat je ermee zou kunnen doen. (Je weet wel, net als de oude Crazy Glue-commercial die de man met de veiligheidshelm laat zien, die zich vastlijmt aan een stalen balk en er dan aan bungelt.)

Omhoog langs de sfeer

Wanneer ingedrukt, Badding bedacht het idee om diamanten nanothreads te gebruiken om een ​​ruimtelift te bouwen - een concept waarbij een kabel die aan het ene uiteinde aan de aarde is bevestigd en een stationaire satelliet aan het andere, mensen zou toestaan, uitrusting en andere lading om de ruimte in te gaan. Het is een idee dat voor het eerst werd bedacht door de Russische ruimtewetenschapper Konstantin E. Tsiolkovsky in 1895, en gepopulariseerd door sciencefictionauteur Arthur C. Clarke in zijn roman 'The Fountains of Paradise' uit 1979.

Een ruimtelift kan reizen van en naar de ruimte veel goedkoper maken, veiliger en minder stressvol dan het nu is. Maar het bouwen van een zou maar liefst $ 100 miljard kosten, met één schatting. En je zou het moeten maken van materiaal dat sterk genoeg is om de enorme krachten te weerstaan ​​waaraan zo'n constructie zou worden onderworpen.

Commerciële ontwikkeling

Hoewel Badding benadrukt dat de ontwikkeling van diamanten nanothreads zich nog in een zeer vroeg stadium bevindt, een Canadees bedrijf dat onlangs een Amerikaans patent heeft verleend voor een ontwerp van een ruimtelift van 12,4 mijl hoog, lijkt behoorlijk geïnteresseerd in het nieuwe materiaal. (Zie onderstaande video.)

"Als bij commerciële productie de sterkte van de draad aanzienlijk hoger is dan die van Kevlar, dan kunnen we misschien nog hoger gaan, ", zegt Thoth Technology chief technology officer Brendan Quine via e-mail.

Quine zei dat diamanten nanothreads kunnen worden gebruikt om de pneumatische elementen van de structuur van de voorgestelde ruimtelift te versterken. "We zullen ze echter in grote hoeveelheden nodig hebben, " voegde hij eraan toe. "Onze structuur heeft een massa die vergelijkbaar is met die van 's werelds grootste supertankers die worden gebruikt om olie over de hele wereld te vervoeren."

Dat is nu interessant

Badding zegt dat door te sleutelen aan de chemische samenstelling van diamanten nanothreads, het is misschien mogelijk om nog meer verbazingwekkende materialen te maken. "Ze kunnen interessante elektronische eigenschappen hebben, bijvoorbeeld, " hij zegt.

Meer >

Meer >

Hoofdlijnen

  1. Hoe een DNA-structuur te labelen
  2. De controverse over de menselijke hersenen die nieuwe cellen maken
  3. Hoe worden restrictie-enzymen gebruikt?
  4. Nieuwe analyse plaatst Hobbit op onverwachte ledemaat van de menselijke stamboom
  5. Wat is de functie van de promotor in de transcriptie van DNA?
  6. Wat beïnvloedt een Trait Expression de meeste, genetica of de omgeving?
  7. Wat is de relatie tussen stikstofbasen en de genetische code?
  8. Alle informatie die nodig is om proteïnen te maken is gecodeerd in DNA door wat?
  9. Probiotica (vriendelijke bacteriën): wat is het en hoe helpt het ons?

Wetenschap