Устройства становятся все миниатюрнее и для них нужны более крошечные детали. Исследователи из Университета Эрлангена-Нюрнберга (FAU) в Германии сделали самое маленькое в мире рабочее зубчатое колесо. Эта химическая шестерня нужна для работы молекулярных машин и нанороботов. Она поможет создавать электронные компоненты, транспортировать лекарства внутри человеческого тела, манипулировать отдельными клетками или молекулами.
С этой целью ученые уже разработали наноразмерные версии многих деталей, таких как двигатели, поршни, насосы и пропеллеры. Ученые FAU добавили в этот список зубчатку. Она состоит из двух взаимосвязанных компонентов, в том числе молекулы триптицена со структурой, похожей на пропеллер, и перпендикулярной ему плоской секции молекулы тиоиндиго (пластина золотистого цвета). Исследование опубликовано в журнале Nature Chemistry.
Вместе они работают как редуктор. Пара имеет передаточное число 2:3. Поэтому когда пластина поворачивается на 180 градусов, пропеллер поворачивается только на 120 градусов. Все устройство содержит 71 атом и имеет длину 1,6 нанометра. Таким образом, это самый маленький рабочий механизм на сегодняшний день.
Систему можно легко включать и выключать с помощью света, за что она получила название молекулярного «фотоустройства». Впервые молекулярные механизмы удалось контролировать напрямую, а не просто наблюдать пассивное движение.
Молекулярное фотоустройство позволит создавать более универсальные наномеханизмы и проложит путь к новым системам наноразмерных редукторов, которые могут передавать движение на большие расстояния, в разных направлениях и с разной скоростью, как и макромасштабные аналоги.