Ученые из университета Риса, занимающиеся исследованиями в области нанотехнологий и созданием различных наномеханизмов, изготовили сверхминиатюрный «наноавтомобиль» (нанокар), который по своим характеристикам значительно превосходит все ранее изготовленные подобные образцы. Форма этого нанокара отдаленно напоминает форму гоночных автомобилей Формулы-1, он имеет меньшие колеса, закрепленные на короткой передней оси, и более крупные задние колеса, закрепленные на широкой задней оси. Это «транспортное средство» было изготовлено в рамках исследовательской программы по изучению принципов создания двигателей и приводов для различного рода наномеханизмов и наноустройств.
Этот автомобиль наноуровня имеет размеры приблизительно в 50 тысяч раз меньшие, чем толщина человеческого волоса и приводится в движение комбинацией высокой температуры и воздействия магнитного поля. После создания соответствующих условий этот нано-болид может разогнаться до скорости 14 нанокилометров в час или 0,014 миллиметра в час, что является очень высокой скоростью для наномеханизма таких размеров.
Процесс «сборки» этого наномеханизма происходил поэтапно, подобно сборке обычных автомобилей на конвейере, за исключением того, что сборка буквально выполнялась атом за атомом. Сначала была выращена короткая передняя ось, на концах которой потом были выращены колеса маленького диаметра из полимера, называемого p-карбораном. Затем из двух выровненных молекул углеводорода фенилен-этилен (phenylene-ethynylene) была создана рама нанокара, к которой прикрепили переднюю ось с колесами. И завершило процесс сборки присоединение к конструкции более длинной задней ости с выращенными углеродными задними колесами.
Сферические молекулы, выполняющие роль задних колес состоят из 60 атомов углерода. Благодаря физико-химическим свойствам углерода, эти «задние колеса» обеспечивают замечательное сцепление с «дорожным покрытием», изготовленным из высококачественного золота. Передние колеса изготовлены из менее липкого полимера p-карборана.
В первоначальном варианте все четыре колеса нанокара были сделаны из углерода. Как оказалось впоследствии, такой нанокар очень сильно прилипает к дороге и начинает движение только при высокой температуре 205 гр. Цельсия. Нанокары с четырьмя колесами, изготовленными из p-карборана, с другой стороны, совсем не могли удержаться на дороге, при движении их постоянно сносило и заносило, делая невозможными научные измерения и наблюдения. Поэтому, совместив колеса двух типов, ученым удалось создать этот нанокар, который способен быстро двигаться при более низких температурах. Интересен тот факт, что при движении этого нанокара на максимальной скорости передняя часть поднимается, поэтому процесс его езды очень напоминает езду на мотоцикле на заднем колесе.
Исследуя поведение и движение этого нанокара, ученые из университета Риса разрабатывают технологии, которые в будущем будут приводить в движение и управлять движением микроскопических, но полезных механизмов, которые смогут стать «роботами», собирающими различные изделия и электронные приборы буквально атом за атомом.
Источник:
