Главная » 2011 » Декабрь » 9 » Самый крошечный электромобиль в мире состоит всего из одной молекулы.
19:54
Самый крошечный электромобиль в мире состоит всего из одной молекулы.
Когда люди слышат слово "нанотехнологии", то у большинства из них возникают мысли об армиях крошечных машин и роботов, выполняющих "ремонтные работы" прямо внутри человеческого организма. Но такое будущее еще ой как далеко, поскольку все, что создано в настоящее время в этом направлении требует весьма сильного воздействия и тщательно подготовленных условий для того, что бы выполнить необходимые действия. Публикация, размещенная в последнем выпуске журнала "Nature", описывает одно из последних внушительных достижений в области наномашин - создание четырехколесного "электромобиля", состоящего из одной единственной молекулы. Этот микроскопический транспорт может двигаться по любой токопроводящей поверхности, приводимый в движение энергией электронов.
Конструкция этого наноавтомобиля представляет собой единственную сложную молекулу. Основой этой молекулы является прочная ось, состоящая из атомов углерода. На концах этой оси находятся связанные с ней поперечные оси, заканчивающиеся плоскими "колесами". Молекула представляет собой весьма сложное химическое соединение, состоящее преимущественно из атомов углерода с включениями атомов азота и серы.
Ключом работы всей системы являются химические связи между осями и колесами, которые представляют собой двойные связи между двумя атомами углерода. Воздействие энергии электронов может заставить эту связь совершать вращательные движения, вращая все "колесо" в целом. После того, как "колесо" совершило полный оборот, энергия следующих электронов заставляет его повторить оборот снова.
Повторяя все время этот цикл, "колесо" может вращаться в одном направлении относительно остальной части молекулы. Стоит заметить, что аналогия вращающейся части молекулы с колесом весьма груба и не точна. Форма вращающейся части ближе всего к плоской дискообразной форме. Если Вы сядете на такой "автомобиль", то езда очень будет напоминать езду по большим ухабам. Однако, единственную вещь, которую сможет перевозить такой "автомобиль" из одной молекулы - это другая молекула, так что жаловаться на езду будет попросту некому.
Естественно, что внутри у этого "автомобиля" нет никакого источника энергии, поэтому для его движения энергия должна подводиться извне. Да и движение может происходить только при весьма низкой, около 7 градусов Кельвина, температуре. Во время экспериментов ученые подавали энергию в виде импульсов электронов с наконечника сканирующего атомно-силового микроскопа. Десять импульсов электронов заставили этот "электромобиль" продвинуться на расстояние в 6 нанометров. Конечно, движение происходило не по прямой линии, потому, что в некоторые моменты времени часть "колес" просто не вращалась, а в другие моменты - "буксовала".
Но, у этого открытия присутствует множество "подводных камней" которые вряд ли позволят использовать его на практике. Во-первых, синтез молекул-автомобилей весьма сложен. Во-вторых, очень редкие экземпляры молекул могут полноценно вращать своими "колесами". В проведенных экспериментах большинство подавляющее молекул просто подрагивали под воздействием электронных импульсов, не сдвинувшись при этом с места.
Наука находится еще невероятно далеко от создания машин, размером с молекулу, способных выполнять полезные действия. Но результаты данных исследований демонстрируют, что данное направление имеет большой потенциал, и когда0нибудь такие наномашины будут приносить человеку немалую пользу.
