Создан одномолекулярный нанокар, приводимый в движение пучком света

  • 11 Ноя, 2016

Молекулярные гонки NanoCar Race.

Что за «нанокар», спросите вы, и почему не «наномашина»? Все просто: дело в том, что, пока крупные автопроизводители наращивают мощности двигателей и соревнуются, чья машина быстрее на треках «Формулы-1», ученые, обожающие скорость, развлекаются иначе. Они создают нанокары: крошечные молекулярные машинки, состоящие из особых молекул, которые в скором времени будут соревноваться в скорости на «треках» в рамках NanoCar Race, первого в мире соревнования самых маленьких каров в истории.

Создан нанокар, приводимый в действие пучком света

Молекулярный нанокар

 

Большинство подобных крошечных транспортных средств приводятся в движение энергией химических соединений, но недавно была создана микромашинка, приводимая в движение пучком направленного света.

Первый в своем роде молекулярный нанокар был синтезирован несколько лет назад в лаборатории университета Райс группой ученых под руководством Джеймса Тура. С тех пор ученым, заручившимся помощью своих коллег из Австрии, удалось не только заставить крошечную молекулярную машину двигаться, но и научиться управлять направлением ее движения.

Ключевым аспектом конструкции новой молекулярной машины являются молекулярные двигатели, вращающие задние колеса. Эти двигатели, в свою очередь, являются немного модифицированным вариантом двигателя, разработанного голландским ученым Бернардом Ферингой, который за это удостоился Нобелевской премии в области химии в этом году.

Гонка NanoCar Race будет проводится во Франции, в Тулузе, уже в ноябре этого года и помимо новизны самого соревнования будет иметь и практическое значение для науки. По словам одного из первопроходцев «нанокаростроения», Джеймся Тура, ученого из университета Райс:

«Это в перспективе даст нам возможность использования наномашин как муравьев, которые, работая вместе, занимаются строительством и выполняют другую работу, которая не по силам одной отдельно взятой особи. Это откроет совершенно новые горизонты в медицине, производстве и робототехнике».

Так что же из себя представляют нанокары? По сути, это обычные высокомолекулярные соединения, приводимые в движение различными силами: от химических (движение по электрохимическому градиенту) до более сложно устроенных способов, вроде энергии, получаемой с наконечника атомно-силового сканирующего или электронного туннельного микроскопа. Новый же изобретенный трехколесный нанокар использует более изощренную систему движения.

«Нам теперь не нужно тащить нанокар к источнику энергии, такому как электронный луч. Это во много раз расширяет функциональные возможности молекулярных машин, которые могут работать везде, куда можно направить луч света».

Таким образом, управление нанокаром осуществляется всего лишь направлением светового потока в нужную сторону. Более того, таким образом можно управлять сразу целым «роем» таких машин.

 

 

Скорость движения молекулярных нанокаров зависит от длины волны воздействующего на них излучения. Ультрафиолетовое излучение с длиной волны 266 нанометров позволило нанокару разогнаться в два раза быстрее нанокаров, приводимых в движение другими способами. А излучение с длиной волны 355 нанометров обеспечил трехкратное превосходство по скорости.

Поверхность, по которой движутся нанокары, должна быть охлаждена до температуры в -112,22 градуса Цельсия, при более низкой температуре колеса примерзают к поверхности, а при более высокой температуре нанокары начинают перемещаться самопроизвольно за счет энергии тепловых колебаний и без помощи молекулярного двигателя.

Как утверждается, в идеальных условиях нанокар, молекула, состоящая из 112 атомов, смог разогнаться до максимальной скорости в 23 нанометра в час. Что, конечно же, не выглядит как суперскорость, но все же является одним из самых быстрых показателей среди передвигающихся наночастиц.

Подписывайтесь на Квибл в Viber и Telegram, чтобы быть в курсе самых интересных событий.