Новое слово в нанотехнологиях – американские ученые изобрели самый миниатюрный в мире электродвигатель. Новый наномотор состоит всего из одной молекулы.
Авторами изобретения стали инженеры из американского Университета имени Тафта (Tufts University). Размер революционного электродвигателя составляет всего один нанометр – это в 200 раз меньше существующих рекордсменов.
«Самым восхитительным является то, что вы можете подвести электричество к единственной молекуле и заставить ее не просто двигаться случайным образом, а делать что-то полезное», -- рассказал Чарльз Сайкс (Charles Sykes), автор исследования, опубликованного в журнале Nature Nanotechnology. Моторы, ротором в которых выступает одна молекула, были известны и ранее. Однако все они приводились в движение либо за счет света, либо за счет химических реакций.
Ротором в двигателе Сайкса выступила молекула бутилметилсульфида, закрепленная на медной подложке. «Осью» двигателя является атом серы, от которого, как рычаги, отходят два органических радикала – бутил и метил. Один такой рычаг содержит четыре атома углерода, второй – всего один. По словам ученых, в дальнейшем эти рычаги можно использовать как зубья, заставляя вращать соседние «шестерни». Ноу-хау наномотористов заключалось в том, как подвести к устройству, в 60 тыс. раз меньшему человеческого волоса, электрический ток. Для этого они использовали сканирующий туннельный микроскоп, предназначенный для измерения рельефа проводящих поверхностей. Острая металлическая игла микроскопа является источником электронов, которые проходят через молекулу и заставляют двигатель вращаться в ту или иную сторону.
Холоднее-медленнее
Испытывать мотор пришлось при экстремально низкой температуре (-2680С) – лишь на таком холоде ротор вращается относительно медленно, и его вращение можно измерить. При более высоких температурах мотор вращается слишком быстро, например, при нагревании его на 100 градусов, частота вращения возрастает до миллиона оборотов в секунду. «Дело не в том, что он не может работать при более высоких температурах—просто он крутится слишком быстро», -- добавил ученый. По словам инженеров, в будущем наномотор можно будет использовать в медицине – там, где для транспорта жидкости используются тончайшие трубки. «В трубках таких размеров очень велико трение между жидкостью и стенками, поэтому заставить ее течь могут установленные вдоль стенок моторы», -- добавил автор работы. В ближайшее время самый маленький в мире мотор должны признать эксперты из Книги рекордов Гиннеса.
