Написано AZoNano 27 августа 2019 [1945] [1945]

В 2019 году отмечается 50-летие посадки на Луну, и можно сказать, что величайшая наука 20 века была посвящена большим машинам, способным путешествовать по вселенной.

Развитие нанотехнологий подразумевает, что 21 ^1-й век будет посвящен значительно меньшим машинам с возможностью перемещения в самых маленьких пространствах, таких как клетки человека.

Ученые из Нараского института науки и техники (NAIST), Япония, в сотрудничестве с исследовательскими группами из Университета Поля Сабатье (Франция) и профессора Соу-Вай Хла из Университета Огайо (США), описали новейшую наномашина в Nature Communications . Эта наномашина представляет собой пропеллер, способный вращаться по желанию как по часовой стрелке, так и против часовой стрелки и передавать это движение другой молекуле, подобной зубчатым колесам.

Было установлено, что природа лучше справляется с моделированием подобных машин, используя молекулы со способностью преобразовывать электрическую, химическую или оптическую энергию во взаимодействия с поверхностью для создания движения.

Для многих наномашин мы рассматриваем природу как нашу модель. Есть много примеров пропеллеров, с помощью которых организмы движутся в динамической среде. Удивительно, но эти природные наномашины имеют форму крупных винтов (19459023).

Гвенэль Рапенн, профессор, NAIST

Рапенн внес свой вклад в новое исследование. Пропеллер, разработанный Рапенном и его коллегами, включает три компонента: три лопасти, каждая из которых включает в себя индазол; статор, который включает пять фенильных групп; и атом рутения, который прилипает к ним и обеспечивает вращение, подобное шариковому подшипнику.

Одним из основных отличий являются условия, в которых работают искусственные нанопропеллеры. Природные наномашины обычно работают в условиях, комфортных для жизни; Напротив, искусственные наномашины могут работать в довольно тяжелых условиях.

Рапенн доказывает это, прикрепляя свою машину к золотой поверхности и отмечая, что некоторые начинают вращаться при очень низких температурах (около -200 ° C). Тем не менее, никакие винты не перемещаются при температуре -275 ° C, подтверждая их способность преобразовывать тепловую энергию в движение.

Пропеллеры также имели возможность вращаться в различных направлениях контролируемым образом, но они никогда не меняли направления. Это было результатом того, как пропеллер был прикреплен к золотой поверхности, что привело к небольшому наклону статора. Направление наклона определяет направление вращения. Этот аспект наводит на мысль о макроскопических пропеллеров, видимых в реальном мире.

Статор действует как зубчатая передача, которая вызывает однонаправленное вращение .

Гвенэль Рапенн, профессор, NAIST

Рапенн использовал золото, чтобы продемонстрировать потенциал своих наномашин даже раньше. Два года назад он и его коллеги провели первый в мире конкурс нанокаров, в котором участвовали золотые дорожки. Хотя он не ожидает, что последует этой попытке в первом соревновании по нано-винту, он считает, что новые машины будут иметь значительное применение в нано-сфере.

« Наши пропеллеры могут перемещать близлежащие молекулы, показывая, что их можно использовать для перемещения молекулярных нагрузок для более быстрой передачи энергии или информации », – заявил он.

Источник: http://www.naist.jp/en/