Новые наномашины на полигоне!

 


В 2005 году Джеймс Тур (James Tour) и его коллеги из Райса (Rice University) представили нанотехнологическому сообществу первый достаточно сложный наномеханизм в виде простейшей автомобильной рамы.

В качестве колес наносистеме служили фуллерены (молекулы С60), связанные химическими связями с «каркасом» машины. Ширина рамы наноавтомобиля – 4 нанометра, чуть больше, чем толщина ДНК. Он имеет раму и оси, к которым и присоединены химическими связями фуллерены. Наномашины настолько малы (как упоминалось выше, их размер составляет 3–4 нанометра), что 20000 устройств можно поместить на торце человеческого волоса.

Первоначально ученые придумали оригинальный метод приведения в движение наномашины: они нагрели ее до 200° С, что вызвало вращение фуллеренов на химических связях, соединяющих их с «рамой машины». От вращения четырех молекул наносистема пришла в движение и смогла катиться по плоской золотой поверхности.

Однако на «ездовом полигоне» от нагрева ездили все машины, что делает невозможным управление отдельными автомобилями. А это будет необходимо при организации молекулярных конвейеров и транспортных линий, осуществляющих перемещение промежуточных продуктов в нанофабриках будущего.

Затем машинки оборудовали «лопастным нанодвигателем», который вращался только в одну сторону, приводимый в движение лазером, поэтому вся структура ехала только вперед. Однако управляемое передвижение молекулярной машины было большим прогрессом в нанотехнологиях!

Наномеханизм был настолько популярным, что его макроскопическая модель была представлена на параде машин Art Car Parade в прошлом году.

Теперь же профессор химии Чао (Chao) и Джеймс Тур добились движения машинок при комнатной температуре, без предварительного нагрева!

Коллега Тура и Чао – Стефан Линк (Stephan Link), профессор химии и специалист в области плазмоники, занимался маркированием автомобилей специальными флуоресцентными метками, благодаря чему ученые могли отслеживать перемещение машинок по золотой поверхности, что не получалось, если использовать традиционную электронную микроскопию.

Полигон для «разбега» увеличился до стеклянной непроводящей площадки в 10х10 микрон. Машинки теперь ведут себя, как будто им приделали руль – ездят поворачиваясь в разные стороны! В среднем длина пробега – две длины наномеханизма в секунду.

Для того, чтобы отследить передвижение наноструктур, понадобился целый год, так как прикрепление меток тетраметилродамина изотиоцината, работающего в качестве поляризатора, было делом довольно непростым. Да и сам алгоритм визуализации тоже отнял много времени – говорит Линк.

Пока движение нано-багги слишком прерывистое и непрямое из-за прикрепленных «прицепов» с метками, но Стефан надеется в будущих экспериментах расположить их непосредственно на раме устройства, что придаст ему большую «нано-аэродинамичность».

Более того, в планах ученого снабдить машину двумя дополнительными колесами, превратив багги в шестиколесный «вездеход», а также на подложке прочертить ряд дорог. Таким образом стабильность движений возрастет, и, возможно мы увидим, как машинки будут сновать по проложенным маршрутам.

Линк и Тур говорят, что их цель – приблизиться к аналогичным системам транспорта в природе. Белки, например, транспортируются с помощью микротрубочек и других транспортных сетей.

«В терминах информатики – мы хотим построить транспортно-адресационную систему перемещения молекул из «склада» к производственным точкам. Если это нам удастся- считайте, мы приблизились к одной из заветнейших мечт нанотехнологий – молекулярной сборке», – комментирует Линк.

Создание сложных наноструктур «снизу вверх» безусловно поможет ученым в разработке автономных наносистем будущего – нанороботов и нанофабрик. Поэтому наш сайт в дальнейшем будет пристально наблюдать за событиями, происходящими в лабораториях Джеймса и Стефана.

Свидиненко Юрий

Источник: NanoNewsNet