Наноботы всё ещё остаются мечтой или поводом для появления теорий заговора, но это не отменяет того факта, что учёные всеми силами стремятся раскрыть секреты наномира. «Там внизу полно места», ― говорил физик Ричард Фейнман. Когда-нибудь этот мир заполнится искусственной жизнью. Возможно, шаг в этом направлении сегодня сделали швейцарские учёные, которые представили наномотор всего из 16 молекул.
Группа исследователей из Швейцарских федеральных лабораторий материаловедения и технологии (Empa) и Федеральной политехнической школы Лозанны (EPFL) создала один из самых маленьких в мире двигателей. Он состоит из 16 молекул и работает на границе явлений классической и квантовой физики.
Неподвижная часть двигателя (статор) состоит из шести атомов палладия и шести атомов галлия в грубом подобии треугольной формы. Движущаяся часть или ротор ― это четырехатомная молекула ацетилена (C2H2). Ширина двигателя всего один нанометр. Он может приводиться в действие как тепловой энергией, так и электрической. Причём если тепло заставляло ротор вращаться в случайном направление (при комнатной температуре), то подвод электричества с помощью зонда сканирующего туннельного микроскопа в 96 % случаев заставляло ротор вращаться строго в одном направлении ― против часовой стрелки. Это определённо обнадёживает, ибо прослеживается управляемость.
Кстати, подобный двигатель может быть приспособлен не только для передвижения наноботов, но также для сбора энергии для наноустановок.
Интересно, что в работе нанодвигателя учёные нашли несоответствие классическим законам физики. В ходе экспериментов выяснилось, что для вращения ротора требуется определённо меньше энергии, чем необходимо для преодоления силы трения. Ответ был найден в явлениях квантовой физики, а именно в квантовом туннелирование частиц. Этот эффект предоставляет тот «довесок» энергии, которого не доставало в расчётах при описании работы молекулярного двигателя.
Поставленный эксперимент и множество будущих опытов с молекулярными двигателями помогут понять многие эффекты и явления на нанометровом уровне. Когда-нибудь это приведёт к удивительным открытиям и изобретениям.
