<<
>>

Энергосиловые устройства из молекулярных наномоторов

Ученые из Нидерландов смогли создать наномоторы, которые работают с микроскопическими объектами, передавая им движение. Работа ученых имеет важное значение для дальнейшего развития наномашин, так как до сих пор не удавалось передавать движение от нано- к микрообъектам.

Теперь же появляется надежда, что в ближайшем будущем могут появиться движущиеся тротуары, неоднократно описанные фантастами.

«Нам удалось впервые продемонстрироват ь работающий молекулярный мотор, приводимый в движение светом. Если ранее удавалось просто привести в движение микроскопические машины, то сегодня мы заставили их выполнять полезную работу», — говорит Бен Феринга из Гронингенского университета.

«Мы добились того, что матрица моторов может перемещать предмет в 10 000 раз больше одной отдельно взятой молекулярной машины. Конечно, это стало возможным только благодаря коллективной работе моторов. Полученная нами поверхность, покрытая наномоторами, представляет собой настоящий мускул».

Феринга и коллеги взяли за основу наномотора в качестве «оси» молекулу с двойной связью С=С в центре. Верхняя часть молекулы представляет собой ротор, а нижняя — статор.

Далее ученые решили сделать плоскость, на которой будет располагаться матрица наномоторов, превращая ее в «тысяченожку». Молекулы наномоторов расположили рядами на жидкокристаллической пленке.

В итоге у ученых получилась поверхность, покрытая моторами, как ковер ворсом. Так как наномотор работает исключительно от энергии фотонов, то заставить ворс зашевелиться может только луч света. В эксперименте ученые включили наномоторы светом с длиной волны 365 нм.


Свет вызывает в одном отдельно взятом наномоторе химическую фотоизомеризацию, т.е. проворачивание роторной части вокруг оси.

Это приводит к тому, что из правоориентированной молекула становится левоориентированной. А энергия фотонов, приводящая к нагреванию молекулы, вызывает дальнейшее вращение ротора до 360°. Так происходит полное оборачивание ротора вокруг своей оси.

«Изменение формы наномоторов при вращении роторов приводит к макроскопическому изменению геометрии поверхности жидкого кристалла, — добавляет Феринга. — Так, макроскопический объект, помещенный на поверхность пленки, будет вращаться».

В эксперименте ученые заставили наномоторы вращать стеклянный стержень размерами 5 х 28 мкм (рис. 4.17). Он вращался со средней скоростью 0,67 мин-1 благодаря фотохимической изомерии и 0,22 с-1 благодаря только тепловой изомерии.

«Самое главное наше достижение — то, что мы заставили наномоторы работать. Теперь мы сможем их использовать в полезных целях, например попробуем на их основе сделать наномашину, способную перевозить грузы. Также будет полезным разработка наноконвейера», — заключает Феринга. Работа ученых была проведена совместно с лабораториями Philips Labs.

Исследователи также планируют сделать некий гибрид с изобретенной ранее нанобагги с колесами из фуллеренов. Если в оси багги между фуллереном и рамой вставить изобретенные наномоторы, то наномашинки смогут ездить, приводясь в движение светом.

Если дальнейшие разработки ученых увенчаются успехом, не исключено, что в будущем могут появиться движущиеся ленты, принцип действия которых основан на совместной работе миллиардов наномоторов. Так, описанные фантастами движущиеся тротуары могут стать реальностью.

<< | >>
Источник: П.П. Мальцев. Нанотехнологии. Наноматериалы.. 2008

Еще по теме Энергосиловые устройства из молекулярных наномоторов:

  1. Энергосиловые устройства из молекулярных наномоторов