Článek
IONTOVÉ TECHNOLOGIE
Nerovnovážné stavy hmoty jsou perspektivními i v budoucích technologiích. Příroda nám nabídla bazální vlastnost hmoty v podobě elektrického náboje, jehož minimem je elektron. Z principu fyzikální symetrie musí existovat element opačné kvality. Tuto kvalitu jsme přisoudili jaderné částici, protonu. Má-li „vzorek hmoty“ (atom) určitý počet elektronů ve všech svých sférách obalu, potom počet protonů v jádru atomu je tentýž. Hovoříme o stavu elektrické rovnováhy, neutrality, o tajemství hmoty. Částice hmoty s přebytkem nebo nedostatkem elektronů nazýváme „ionty“. V prostoru kolem nich vzniká silové elektrické pole. Změnu „polarity“ atomu obstarávají výhradně elektrony.
Pole tvořená náboji shodné polarity působí mezi sebou odpudivou silou, pole tvořená náboji různé polarity působí mezi sebou přitažlivými silami. Tyto vlastnosti polí kolem iontů se s výhodou využívají v povrchových úpravách materiálů. V galvanických procesech v tekutých prostředích, v organických procesech ve vzdušných prostředích s tekutou nebo prachovou hmotou. Elektrostatické síly nanášený materiál posouvají a rovnoměrně rozptylují.
Stroje vyrábějící elektrickou energii bývají nejčastěji mechanického principu. Alternátory roztáčí spalovací motory, turbíny na plyny (páru, spaliny, vzduch) a kapaliny(voda). Zařízení na jednosměrný proud využívají chemické reakcekovů různého elektrického potenciálu a fotoelektrického jevu, kdy světlo se přímo mění v elektrický náboj. Zvláště fotovoltaika je proto vhodný zdroj pro dobývání vesmíru. Země rodí iontovou energii v podobě bleskových výbojů, které se nám bohužel nedaří efektivně spoutat. Nevíme, kdy a kde blesk udeří. Ozónový štít (ionty kyslíku – O3) nás zase chrání před kosmickým zářením.
Chemický pohon raket (oxidace), využívající reaktivitu vytékajících plynů z trysek spalovací komory, pracuje s velmi nízkou účinností. Tahová „síla“ v čase (okamžitý silový impulz) odpovídá odtékající „hybnosti“ média (P.t = m.v). Při startu je hmotnost soupravy uváděné do pohybu obrovská, protože sebou nese palivo k překročení kosmických rychlostí. Ve vesmírném prostoru už můžeme ke zrychlení využívat gravitaci Země, Měsíce nebo Jupiteru. Iontové motory mají zatím zanedbatelný tah (Američané na nich pracují), ale výhledově by mohly sloužit v mezihvězdných letech jako dlouhodobě spolehlivé a pracující stroje.
Integrace sestav součástek digitálních technologií dosáhla mezních hodnot, a po 18ti měsících se už nezdvojnásobuje. Vrstvy křemíku pro čipy jsou už pouze v řádu jednotek atomů, takže tato cesta dál nevede. Proto nastala situace zamýšlet se nad jinou koncepcí logických obvodů. Nepomohla by náhodou numerační iontová soustava, čtyřstavová? Pracuje s elektronem, a tudíž i minimalizuje délky záznamu. Iontový součet stavu plus a stavu mínus dá na výsledné pozici stav rovnovážný (nulový, neutrální: (+) + (-) = 0)
Iontu (+) elektron chybí, iontu (-) elektron přebývá. Mezi nimi jsou dva stavy neutrální (0). Při přechodu z (+) stavu do (-) stavu hovořme o neutralitě slabé (vodíkové), kde ve valenční sféře je dvojice elektronů s opačným spinem. Při přechodu z (-) stavu do (+) stavu je neutralita atomu silná, (uhlíková) protože ve valenční sféře se nachází celistvé čtyřnásobky elektronů.
Každé poziční místo záznamu čísla nechť představuje 2×2 políčka, a každé z nich nabývá dva stavy: O (otevřeno); Z (zavřeno). Uspořádání je autonomní a vždy vyjadřuje součtovou hodnotu počtu otevřených okének, bez ohledu na jejich pomyslné vzájemné uspořádání. Celková hodnota pozičního místa záznamu tak má pět podob: 4.O = 0; 3.O = 1; 2.O = 2; 1.O = 3; 0.O = 4. Čtecí zařízení s paprsky elektronů (či laseru) buď každou polohu prosvítí nebo nikoliv. Pokud neprosvítí všechny, potom se posune o jednotku následující poziční místo. Celý systém tak pracuje v pětkovém numeračním systému (0;1;2;3;4). Přínosem je velmi znatelné zkrácení záznamu. Otevřené okénko je průchod pro jednotku, elektron.
Velmi symbolické je přiřazení prvků periodické Mendělejevovy tabulky k numerační soustavě iontové s ohledem na počet elektronů ve valenční sféře: Helium–0; Lithium–1; Beryllium–2; Bór–3; Uhlík–4; Dusík–3; Kyslík–2; Fosfor–1; Neon–0; Sodík–1; Hořčík–2; Hliník–3; Křemík–4; … Uvedené prvky tak symbolizují svým číslem počet uzávěrek cest čtecího paprsku. Za povšimnutí stojí skutečnost, že Uhlíku s Křemíkem je přiřazena maximální hodnota neutrality (4) s tím, že v budoucnu by mohl být jeden polokov nahrazen druhým. Třeba uhlík jako představitel organických systémů by nahradil „neživý křemík Si“. Slabou neutralitu nahrazují prvky zdvojením atomů do molekul (H2; O2; H2O; …). Matematika opět ve svých základech nabízí odpovědi na řešení zdánlivě neřešitelných problémů. Uhlíkové nano-trubice jsou kandidátem na lana pro „výtahy do kosmu“. Jsou lehčí a pevnější než ocel, zatím se daří ale jen v délkách centimetrů. Právě tak je potřeba, aby „psaníčka“ (rakety velikosti dopisové známky) vysílaná do kosmu byla co nejlehčí, a přitom uměla komunikovat s pozemšťany, posílat jim obrázky i rozbory. Hmotnost „raket“ totiž limituje dosažitelnost potřebných rychlostí, a proto vyžadujeme co nejlehčí jejich vybavení mikro přístroji a systémy. Josef Ježek
