یک گروه بینالمللی از دانشمندان گام دیگری در ساخت ماشینهایی در مقیاس نانو با استفاده از یک موتور مولکولی چند جزئی برداشتهاند. این موتور میتواند به صورت ساعتگرد و پادساعتگرد حرکت نماید.
کنترل حرکات موتور مولکولی با استفاده از طرحی جدید
یک گروه بینالمللی از دانشمندان گام دیگری در ساخت ماشینهایی در مقیاس نانو با استفاده از یک موتور مولکولی چند جزئی برداشتهاند. این موتور میتواند به صورت ساعتگرد و پادساعتگرد حرکت نماید.
پروفسورساو- وی هلا، استاد دانشکده فیزیک و نجوم دانشگاه اوهایو که به همراه کریستین یوآخیم عضو موسسه A*Star سنگاپور و CEMES/CNRS فرانسه و گواِنال راپِن از موسسه CEMES/CNRS، راهبری این تحقیق را به عهده داشت در مورد موتور ساخته شده اظهار داشت: «اگرچه دانشمندان میتواند یک مولکول منفرد را چرخانده و یا از حرکت باز دارند، اما تحقیق حاضر اولین تحقیقی است که به ساخت یک موتور مولکولی مستقل شامل چندین بخش پرداخته است.»
شرح شماتیکی از ساختار این موتورهای مولکولی.
این یک اقدام اساسی در ساخت تجهیزات در مقیاس نانو (ماشینهای کوانتومی که نسبت به ماشینهای کلاسیک از قوانین متفاوت فیزیک تبعیت میکنند) است که طبق پیشبینی دانشمندان میتوانند در تمام زمینهها اعم از تامین انرژی کامپیوترهای کوانتومی تا از بین بردن لختههای خون در شریانها مورد استفاده قرار گیرند.
در این تحقیق دانشمندان اثبات کردند که میتوانند حرکت موتور را توسط انرژی تولید شده از الکترونهایی که از نوک یک میکروسکوپ تونلی روبشی ساطع میشود، کنترل کنند.
در دمای منفی ۳۱۵ درجه فارنهایت، این موتور قادر است تا بطور مستقل با تحریک حرارتی حرکت کند. زمانیکه این دانشمندان نمونه را تا دمای منفی ۴۵۰ درجه فارنهایت خنک کردند، موتور از چرخش باز ایستاد. این محققان به صورت گزینشی انرژی الکترون را به قسمتهای مختلف این موتور اعمال کردند تا موتور را وادار به حرکت ساعتگرد و پادساعتگرد کنند.
این تصاویر که توسط میکروسکوپ تونلی روبشی گرفته شده است، چرخش موتور مولکولی در دمای منفی ۳۱۵درجه فارنهایت (عکس بالا) و چرخش گام به گام این موتور در دمای منفی ۴۵۰ درجه فارنهایت با اعمال الکترون های تونلی (a-h) (به ترتیب در عکس های پایینی) را نشان میدهند.
پروفسور هلا اظهار داشت: «اگر ما بخواهیم دستگاهی واقعی براساس این موتور بسازیم، برای تولید منبع انرژی، الکترودهایی بر روی سطح آن نصب خواهیم کرد.»
این گروه تحقیقاتی، برای ساخت موتور مولکولی ذکر شده، جایگاهی ثابت از اتمها طراحی کردند که به عنوان «بلبرینگ» عمل کرده و بوسیله یک اتم روتینیوم به قسمت محرک بالا متصل شده است. قسمت بالایی موتور شکلی شبیه به ۵ بازو دارد که از اتمهای آهن ساخته شده است. این محققان برای اینکه بتوانند حرکت این نانوماشین را دنبال کنند، یکی از این بازوها را نسبت به دیگر بازوها کوتاهتر ساختند. پروفسور هلا توضیح داد که برای محافظت از موتور در مقابل سطح طلا، تمامی دستگاه با استفاده از گوگرد به عنوان چسب اتمی به صورت عمودی حفظ میگردد. پروفسور هلا افزود که آنها در حال حاضر قصد دارند با الهام از این مدل، ماشینهای پیچیدهتر با اجزایی که بتوانند به صورت خودکار کار کنند، بسازند.
این دانشمندان جزئیات نتایج کار تحقیقاتی خود را در مجلهی Nature Nanotechnology منتشر کردهاند.
