Ученые прокатили по металлу «полноприводный наноавтомобиль»

Международному коллективу европейских исследователей удалось создать «наноавтомобиль», самостоятельно перемещающийся по поверхности медного слоя.

В последнее время нанотехнологии стали любимой темой шуток. Фантасты часто пишут о наномашинах и нанооружии, которые станут нашим будущим. Однако, часто бывает, что самые странные предсказания вдруг становятся реальностью. В теории уже возможно, например, перемещение супрамолекул наноразмеров по заданной траектории посредством кантилевера СТМ – этакого микромеханического зонда.

Сейчас ученым удалось на практике доказать возможность создания фантастических наноустройств. В качестве «транспортного средства» исследователи использовали мезо-(R,S-R,S) изомер сложной макромолекулы. Импровизированный «наноавтомобиль» перемещался по эпитаксиальному слою меди, когда на наконечник кантилевера, помещенного прямо посередине «нанотранспорта», подавали электрический импульс более 500 мВ. Если рассматривать каждый из четырех заместителей во взятой макромолекуле как приводящее колесо, то фактически экспериментаторы получили «полноприводный наноавтомобиль» и этот «наноавтомобиль», получив 10 импульсов тока, «проехал», таким образом, 6 нанометров.

Исследователи утверждают, что механизм этого движения объясняется двумя процессами: изомеризацией и «винтовой инверсией». Сначала следует изомеризация двойной связи, которая подразумевает электронное возбуждение, а затем происходит винтовая инверсия, что означает колебательное возбуждение. Каждое такое движение, как гребок, перемещает макромолекулу на 0,7 нанометров.

Еще одним условием для успешного перемещения «наноавтомобиля» по слою металла является правильная ориентация молекулы, то есть мезо-изомер должен быть правильно расположен на поверхности меди. Если же задние и передние заместители или «наноколеса» начнут двигаться в разных направлениях, молекула останется неподвижной. Важен также и тип изомера, выбранного в качестве «транспортного средства». Так, мезо--(R,S-R,S) изомер почти идеально подходит для этой цели, так как его заместители способны двигаться согласованно. У изомеров типа (R,R-R,R) или (S,S-S,S) «колеса» будут перемещаться в произвольном направлении, оставляя молекулу неподвижной.

• IBM ускоряет обучение ИИ на скорости света при минимальном энергопотреблении
• Учёные впервые визуализировали форму одиночного фотона
• Солнечная система для зарядки электромобилей
• Крупнейший электрический самолёт взлетит в 2025 году
• ДНК-биочернила открывают новые горизонты для 3D-печати кровеносных сосудов
• Исследователи улучшили эффективность и долговечность солнечных элементов
• Тёмная материя: Как камера отслеживает невидимое
• Мягкий, растяжимый электрод имитирует тактильные ощущения с помощью электрических сигналов