Создана первая молекулярная наномашина, приводимая в действие исключительно светом

В Тулузе, во Франции будет проводиться гонка NanoCar Race, в которой примут участие самые крошечные «транспортные средства». В большинстве случаев эти нанокары, которые представляют собой молекулы сложных соединений, будут приводиться в движение химической энергией или энергией, черпаемой с наконечника атомно-силового сканирующего или электронного туннельного микроскопа.

france_a

 

Однако теперь гонка NanoCar Race обещает стать еще более интересной благодаря работе исследователей из университета Райс и из университета Граца, Австрия, которые создали свой вариант трехколесного нанокара, двигатели которого черпают энергию из луча лазерного света, освещающего молекулу.

Первый нанокар-молекула была синтезирована несколько лет назад в лаборатории университета Райс группой, возглавляемой Джеймсом Туром (James Tour). А сейчас, при содействии ученых из Австрии им удалось заставить не только двигаться крошечную молекулярную машину, но и управлять направлением ее движения. Ключевым моментом 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 (Bernard Feringa), который за это удостоился Нобелевской премии в области химии в этом году.

20161107_3_1

Дистанционное управление нанокаром является основным моментом, который в будущем определит возможность их практического использования.

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

 

Вторым преимуществом использования света является возможность одновременного управления большими группами молекулярных машин.

20161107_3_2

«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» — рассказывает Джеймс Тур.

Скорость движения молекулярных нанокаров зависит от длины волны освещающего их света. Ультрафиолетовый свет с длиной волны 266 нанометров позволил нанокару разогнаться в два раза быстрее нанокаров, приводимых в движение другими способами. А свет с длиной волны 355 нанометров, уже обеспечил трехкратное превосходство по скорости. Поверхность, по которой движутся нанокары, должна быть охлаждена до температуры в 161 градус Кельвина, 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.

В идеальных условиях нанокар, молекула, состоящая из 112 атомов, смог разогнаться до максимальной скорости в 23 нанометра в час.

Источник

Добавить комментарий