28 квітня в Тулузі відбулися перші гонки наномашин. Авта, що взяли участь, складалися з кількох атомів чи молекул і були максимум 100 нанометрів завбільшки. Завдяки спостереженням тунельного телескопа дослідники визначали, яка машина була найшвидшою на відрізку, вкритому атомами золота. Найважливішою метою незвичних перегонів для наномашин було отримати нові свідчення про оптимізацію таких наноконструктів.
Зображення: CEMES / CNRS Photothèque
Машини й транспортні засоби бувають молекулярного розміру. Так, існують електромотори, що складаються лише з молекули, нанороботи цілком хімічного складу та швидкі ротори в мініатюрі. Кілька років тому дослідники сконструювали підводний наночовен, який активується ультрафіолетовим світлом, а також молекулярне наноавто.
І тепер наномашини та їхні розробники отримали можливість позмагатися одне з одним. У Центрі матеріальних досліджень, що у французькій Тулузі, відбулися перші в світі гонки наномашин. Після попереднього відбору й тестування кваліфікацію пройшли шість команд і конструкцій. У першому колі чотири з них стартували одночасно.
Поверхня для перегонів складалася з атомів золота. На ній наноавто мусили проїхати 20 нанометрів, потім повернути на 45 градусів і їхати по прямій завдовжки 30 нанометрів. Загалом на 100 нанометрів машинам було відведено 36 годин.
Стимулом та заодно інструментом для спостереження був спеціальний і єдиний у світі тунельний мікроскоп з чотирма щупами. Кожен зі них слідував за машиною і через електрони, що перескакували на молекулу, надавав авту необхідної енергії. Кожна з чотирьох команд-гонщиків, залучених до змагання, сиділа перед власним контрольним екраном і могла незалежно від інших керувати щупом свого наноавтомобіля.
Всі авта-учасники були менші за 100 нанометрів, але цілком по-різному сконструйовані. Порівняно велетнем є "Green Buggy" французької команди: хімічна формула молекули, що складається з 300-т атомів, заповнила би 10 рядочків, пояснили вчені. Чотири колеса цього приладу складаються з поєднаних одне з одним вуглеводневих кілець.
На левітаційний транспорт подібні обидві моделі швейцарської та німецької команди. «Swiss Nano Dragster» має три руки, сконструйовані з колоподібних терпіридинових сполук, які при подачі струму штовхають машину вперед. Чотирирукий «Windmill» створений зі сполук ацетилбіфенілу і рухається вперед, перекручуючись.
Іншу техніку використовує японська машина з NIMS-MANA (Міжнародного центру матеріалів наноархітектоніки). Вона складається з бінаптилового димера – сполуки, в якій нептилові блоки поскладані двічі по два. При отриманні енергії вони можуть нагинатися одне до одного і продукувати педалеподібний рух.
На класичний чотириколісний транспорт подібний «Dipolar Racer» американсько-австрійської команди.
Мета перших перегонів не лише змагальна, а й науково-експериментальна. Передусім, завдяки цій ініціативі науковцям вдалося вперше випробувати та порівняти наноконструкти за стандартизованих обставин. По-друге, забіг і підготовка до нього надали цінну інформацію для оптимізації машин учених.
«Перегони наномашин – унікальна можливість для науковців застосувати найновіші технології для синхронного спостереження та незалежного управління такими автомобілями», – пояснили організатори з французької дослідницької організації CNRS.
Erstes Wettrennen der Nano-Autos
CNRS Délégation Paris Michel-Ange, 28.04.2017
Зреферувала Соломія Кривенко
29.04.2017