محققان سنگاپوری با استفاده از گرافن و تابش لیزر، نانوموتوری ساختند که مکانیسم عملکردی مشابه با موتورهای احتراقی دارد.
ساخت نانوموتور مبتنی بر گرافن
موتورهای مولکولی خودکار نقش بسیار مهمی در بسیاری از فرآیندهای موجود در فناوری نانو دارند. این نانوماشین‌ها می‌توانند عملکردی همانند موتورهای زیستی داشته باشند و فعالیت‌هایی نظیر انتقال مواد، خودآرایی مولکولی و تسهیل واکنش‌های شیمیایی را انجام دهند.
هرچند که این نانوموتورها هنوز در مراحل نخستین توسعه قرار دارند، اما به عنوان بخش در حال رشد سریع فناوری نانو شناخته شده‌اند. بنابراین می‌توان امیدوار بود که در آینده‌ی نزدیک شاهد موتورهایی باشیم که با نور، گرما یا واکنش شیمیایی کار می‌کند.
پژوهشگران دانشگاه ملی سنگاپور موفق به ساخت نوع جدیدی از موتور گرافنی شدند که شباهت زیادی به موتورهای احتراقی دارد. بارباروز اوزیلماز از محققان این پروژه می‌گوید: «موتور گرافنی ما تنها چند بخش دارد که به قرار زیر است: گرافن عامل‌دار که به عنوان پیستون الاستیک عمل می‌کند، مولکول‌های تری‌فلورید کلردار که به صورت شیمیایی روی این سطح جذب شده است و یک پرتو لیزر که به عنوان جرقه‌زن عمل می‌کند. این اولین باری است که با استفاده از گرافن چنین موتوری طراحی می‌شود.»
فیلم CIF3 به صورت ساندویچی دور تک لایه‌های گرافن پیچیده شده و توسط زیرلایه‌ی سیلیکونی حمایت می‌شود. این ساختار در معرض تابش لیزر ۵۳۲ نانومتری قرار می‌گیرد که این تابش موجب انبساط مولکول‌های CIF3 می‌شود. این انبساط موجب افزایش فشار درون ساختار شده وگرافن را متورم می کند. پس از آن، گرافن به سمت بالا حرکت می‌کند. بعد از خاموش شدن لیزر، گرافن به جای اولیه‌ی خود باز می‌گردد.
این فشار درونی تقریبا ۱۰ مگاپاسکال تخمین زده می‌شود. سرعت حرکت این موتور بسیار بالاست به طوری که هربار حرکت پیستون آن کمتر از ۰٫۰۰۱ ثانیه طول می‌کشد. نتایج نشان می‌دهد که حتی بعد از ۱۰ هزار بار حرکت و بالا و پایین شدن، موتور گرافنی دچار آسیب نشده و همچنان به کار خود ادامه می‌دهد.
محققان می‌گویند ابعاد تاول (محلی که موتور از آنجا بالا و پایین می‌شود) به سادگی قابل کنترل است و می‌توان آن را با اصلاح پارامترهای احتراق کنترل کرد. این موتور هیچ محصول جانبی تولید نمی‌کند.
نتایج این پژوهش در قالب مقاله‌ای با عنوان “Nanometer Thick Elastic Graphene Engine” در نشریه‌ی Nano Letters به چاپ رسیده است.
