اخیراً گروهی از شیمی‌دانان تایوانی، نانوماشینی ساخته اند که دارای نانوترمزهای مولکولی فعال شونده با نور است. این نانوترمز می تواند موتور محرک یا چرخ های نانوماشین را از چرخش بازدارد.
توقف نانوماشین ها با ترمزهای نانومتری
اخیراً گروهی از شیمی‌دانان تایوانی، نانوماشینی ساخته اند که دارای نانوترمزهای
مولکولی فعال شونده با نور است. این نانوترمز می تواند موتور محرک یا چرخ های
نانوماشین را از چرخش بازدارد.
نانوترمز مذکور با طول موج خاصی از نور فعال شده، سپس با استفاده از یک طول موج
دیگر آزاد می شود. پیش از این اشکال دیگری از ترمزهای مولکولی ساخته شده اند، اما
برای نخستین بار است که از این نور برای فعال‌سازی استفاده می شود.
جی شان یانگ، سرپرست این گروه تحقیقاتی در دانشگاه ملی تایوان، در این‌باره
گفت: «استفاده از نور باعث شده تا ماشین ما پاک و سریع بوده، از راه دور قابل‌کنترل
باشد. علاوه بر این، ترمز ما قدرت متوقف کنندگی بی‌نظیری دارد، ما نشان داده
ایم که این ترمز قادر است تا سرعت چرخش را تا یک میلیارد بار کاهش دهد.»
این گروه توان بالقوه نانوترمز خود را شرح داده اند؛ برای این کار، آنها یک
گروه ۳، ۵- دی نیتروفنیل حجیم را به یک پیوند دوگانه کربن-کربن متصل کردند (از
طریق متصل کردن گروه مذکور به یک مولکول پنتیپتیسِن چهارلبه که به‌صورت
آزاد چرخش می کرد). تابش نور می تواند این پیوند دوگانه را فوتوایزومره
کند و بین سیس و ترنس تغییر وضعیت دهد. زمانی که پیوند دوگانه در حالت ترنس قرار
دارد، محرک پنتیپتیسن می تواند به‌آزادی چرخش کند؛ اما با تغییر حالت به
ایزومر سیس، گروه فنیل حجیم مذکور مانع از چرش مؤثر می‌شود.
یانگ معتقد است که از چنین نانوترمز هایی می توان در بسیاری از سیستم
های چرخشی یا دورانی نانومقیاس استفاده کرد؛ مثلاً می توان از آنها در کنترل
حرکت«نانواتومبیل ها» یا در طراحی شتاب سنج های فوق العاده
حساس برای آشکارسازی حرکت، بهره گرفت.
جیمز تور از دانشگاه رایس در هوستون تگزاس، در این ارتباط گفت:«این روش یک راهکار
مناسبِ مبتنی بر محلول، برای متوقف ساختن چرخش از طریق ایجاد ممانعت
فضایی است.» وی پیش از این، در سال ۲۰۰۶ نانواتومبیل مورد استفاده در این تحقیق را
طراحی کرده بود. این نانواتومبیل یک چهارچوب کربنی H شکل بوده که دارای چهار چرخ از
باکی بال های فولرین است.»
تور افزود:«اما چالش های اصلی در ادامه ایجاد می‌شوند. ابتدا لازم است تا این
فناوری بر روی سطح سوار شود، سپس باید از آن در کاربردهای مختلف بهره گرفت، به‌عنوان
مثال می توان در آینده از آن در راه اندازی یک اهرم یا کلید که بر روی
یک سیستم میکروسکوپی اثرگذار است، استفاده کرد.»
این محققان نتایج خود را تحت عنوان “یک ترمز مولکولی مشتق‌شده از پنتیپتیسِن و فعال‌شونده
با نور” در مجله Org. Lett. منتشر کرده‌اند.
