Для грядущего чемпионата по гонкам на нанокарах NanoCar Race, который в ближайшее время должен пройти во французской Тулузе (первоначально гонки были намечены на 14-15 октября этого года, но затем мероприятие отложили на неопределенный срок) команда исследователей из университета Райс и университета Граца создали свой вариант трехколесного нанокара, двигатели которого черпают энергию из луча лазерного света, освещающего молекулу.
Прежде всего отметим, что 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.
Дистанционное управление нанокаром является важным моментом, который определит дальнейшую судьбу и практическую ценность подобных разработок.
«Нам больше не нужно тащить нанокар к источнику энергии, такому как, например, электронный луч, – рассказывает Джеймс Тур. – Это существенно 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. В перспективе это обеспечит возможность использования наномашин как муравьев для выполнения объемных работ.
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.
Источник: ECN