Исследователи представят свои исследования нанокаров сегодня на 254-м Национальном собрании. Экспозиция Американского химического общества (ACS).«Главная цель заключалась в том, чтобы рекламировать нанонауку среди населения», — говорит доктор философии Эрик Массон. «Затем возникла техническая проблема одновременного манипулирования несколькими нанотранспортерами с помощью сканирующего туннельного микроскопа или прибора СТМ. Кроме того, у каждой команды была своя собственная цель.
Наша задача заключалась в том, чтобы посмотреть, сможем ли мы нанести неповрежденный супрамолекулярный агрегат на поверхность. , и управлять его движением ".Массон и Со-Вай Хла, доктор философии, совместно руководили командой из Университета Огайо.
Они спроектировали и построили самый большой автомобиль длиной около 3,5 нанометров. Официально названный Bobcat Nanowagon, он имел псевдоротаксановую H-образную раму с четырьмя относительно большими молекулами кукурбитурила в качестве колес.
Из-за размеров его иронично окрестили грузовиком-монстром. Но, в отличие от обычных автомобилей, у него не было двигателя.
Итак, чтобы переместить нанокар, исследователи использовали СТМ в лаборатории Хла.«Мы встроили в машину рецепторы положительного заряда», — говорит Хла. «Итак, если мы введем положительный заряд в наконечник СТМ, направленный на машину, возникнет отталкивание, и машина будет двигаться. Мы обнаружили, что это работает очень хорошо».
Соревнование, объявленное первым в истории гонкой на наноавтомобилях, проводилось во Французском национальном центре научных исследований (CNRS) в Тулузе 28 апреля. Шесть команд с трех континентов приняли участие в гонках размером с молекулу.
Но поскольку у прибора STM в Тулузе было только четыре наконечника, каждый из которых мог управлять только одним нанокаром, команда из Огайо хранила свой нановагон в лаборатории Хла, но «управляла» им удаленно от CNRS.«Насколько я понимаю, это было впервые», — говорит Хла. «Мы управляли автомобилем в атомном масштабе с расстояния половины земного шара».
Нановагонка Хла и Массона проехала 43 нанометра по золотой дорожке, прежде чем застряла из-за особенно неровного участка пути и скачка напряжения на Среднем Западе. Хотя он и не прошел дистанцию, он прошел дальше трех других участников, что принесло команде третье место.Массон и Хла говорят, что в результате гонки команда из Огайо обнаружила кое-что интригующее.
Они собрали нановагон, подвесив молекулы шасси в воде, добавив молекулы колеса и затем испарив воду. Около 70 процентов полученных конструкций выглядели как двухколесные ховерборды, у некоторых было три колеса, а у примерно 10 процентов — все четыре колеса. Они были удивлены, обнаружив, что очень немногие колеса ни к чему не подключены.
«Это означает, что было легче разорвать ковалентную связь шасси, чем разорвать нековалентные связи между шасси и колесами», — говорит Массон. «Это совершенно нелогично, потому что обычно нековалентная связь намного слабее ковалентной связи. Это теоретическое любопытство».
Как эта информация может быть применена в конечном итоге к молекулярным машинам в будущем, остается неизвестным, хотя многие ученые предполагают, что крошечные транспортные средства, подобные этим, могут быть использованы в электронике и хранении данных. Массон и Хла подчеркивают, что работа все еще находится на начальной стадии.
Прежде чем появятся приложения, ученым необходимо понять, как молекулы ведут себя в атомном масштабе.«Наш интерес на самом деле связан с фундаментальной наукой», — говорит Хла. "Это только начало."