Samoopravné materiály představují velmi inspirativní koncept v materiálových vědách a inženýrství. Vědce v tomto směru inspirovaly živé organismy, které samy sebe opravují prakticky neustále. Výzkum samoopravných materiálů se přitom soustředí spíše na měkké materiály, jako jsou polymery nebo hydrogely. U kovů se doposud počítalo s tím, že dosáhnout samoopravnosti bude obtížné.
V minulosti se sice objevily studie, které popisovaly samoopravné chování u kovů, ale vesměs to vyžadovalo vnější působení, jako například zahřívání, mechanické podněty nebo ozařování elektrony. Odborníci Ústavu fyziky (IOP) Čínské akademie věd ale nedávno zjistili, že nanostrukturované stříbro vykazuje autonomní samoopravné chování. Badatelé pomocí transmisní elektronové mikroskopie a simulací molekulární dynamiky přišli na to, že nanostříbro si dokáže samovolně opravit strukturální poškození, jako jsou nanopraskliny nebo nanodíry, aniž k tomu potřebuje nějaký vnější impulz. Tuto schopnost pozorovali nejen za pokojové teploty, ale i za tak nízkých teplot jako 173 K (−100 °C). Zdá se, že jde o projevy difuze atomů stříbra do nanostruktury stříbra, vyvolávané nerovnováhou chemických potenciálů. S využitím transmisní elektronové mikroskopie (TEM) byli vědci schopni in-situ sledovat trajektorie procesu hojení v Ag na atomové úrovni. Díky kombinaci atomistického zobrazování a výsledků teoretické simulace výzkum zdůrazňuje, že samoléčení je umožněno povrchově zprostředkovanou samo-difuzí atomů Ag, která je řízena nerovnováhou chemického potenciálu v důsledku Gibbs-Thomsonova jevu [týká se závislosti teploty tání na velikosti malých částic, jako jsou nanočástice nebo lamelární krystaly; naznačuje, že s menšími rozměry částic se teplota tání mění vlivem povrchového napě-tí — pozn. red.]. Když vznikající poškozená struktura (buď nanopór, nebo nanotrhlina) začne existovat v Ag nanovrstvě, vytvoří se konkávní místo s negativním lokálním zakřivením. Vzhledem k obecné závislosti chemického potenciálu na zakřivení bude mít konkávní místo poškození menší chemický potenciál ve srovnání s nepoškozenými oblastmi nanovrstvy. Tato vestavěná nerovnováha chemického potenciálu pohání atomy Ag k migraci a autonomní opravě poškození, což představuje sofistikovanou formu samoúdržby materiálu. Podobné exper imenty se zlatem ukázaly, že ačkoliv je tento kov v mnoha ohledech blízký stříbru a sdílí mnoho fyzikálních a chemických podobností, tuto schopnost samoopravování zřejmě nemá. Pozoruhodná vlastnost stř íbra opravit poškození v nanoměřítku za pokojové i podstatně nižší teploty je velmi slibná pro vývoj mikroskopických komponent i celých zařízení, které budou odolné vůči poškození struktury na úrovni nanometrů.
/sm/
