Парковка — не проблема

Если автомобиль состоит из одной молекулы Она по праву может называться самым маленьким автомобилем в мире - машина, созданная в Хьюстоне исследователями из Университета Райса, – ведь она состоит всего из одной молекулы. Это странное «авто» имеет главные атрибуты настоящего автомобиля - шасси, оси и четыре колеса - и обещает будущим поколениям светлые перспективы как минимум на молекулярном уровне.

Об успешных ходовых испытаниях предыдущего «самого маленького нанотранспорта» было объявлено всего полтора месяца назад. Робот, созданный в Дартмутском колледже в Гановере (штат Нью-Хэмпшир, США), гораздо крупнее (примерно в 65 000 раз) новейшего хьюстонского автомобиля. Размер его составляет 250 микрометров, а по внешнему виду эта «пластинка с хвостиком» больше всего напоминает гусеницу. Под воздействием электричества «гусеница», используя единственную кремниевую ногу на гибкой подвеске, успешно ползает по ровной поверхности с весьма достойной скоростью - примерно 200 мкм в секунду, да еще и разворачиваться умеет по команде. Изобретатель транспорта Брюс Дональд и его коллеги считают, что такие маленькие роботы могут найти себе применение в биотехнологиях, обрабатывая клетки или другие частицы живой ткани. Они подошли бы также для ремонта или проверки интегральных микросхем

«Синтез или, если хотите, сборка и испытания наноавтомобилей, как и других молекулярных механизмов, позволяют получить необходимый опыт в наших исследованиях в преддверии широкого распространения молекулярного производства, - говорит профессор Джеймс Тур, один из ведущих исследователей. - В конечном счете, мы собираемся перемещать объекты на молекулярном уровне, и наномашины помогают нам изучать основные действующие на этом уровне законы».

Шасси и оси наноавтомобиля синтезированы из строго определенных органических групп, позволяющих оси свободно вращаться. Колеса представляют из себя четыре сферы из чистого углерода, каждое из которых содержит по 60 атомов. Размер автомобиля составляет 3--4 нанометра, что лишь немного шире молекулы ДНК. (Для сравнения: диаметр человеческого волоса приблизительно 80 000 нанометров.) «Создать для транспортировки атомов машину меньшего размера просто невозможно», - констатируют исследователи.

Другие научные группы тоже занимаются созданием транспортных средств в наномасштабе, но, по словам соавтора разработки профессора Кевина Келли, их «транспортное средство» - первое, способное функционировать как автомобиль, то есть «оно может катиться на четырех колесах в направлении, перпендикулярном осям». Келли и его группа подтвердили это при помощи электронного микроскопа.

«Довольно легко создать нанообъекты, которые могут скользить по поверхности, - говорит Келли. - Доказать, что наш объект не скользит, а именно катится, было одной из самых трудных задач этого проекта». Кевин и его помощники измеряли движение наномобиля по золотой поверхности. При комнатной температуре электрохимические связи крепко удерживали колеса на золотой пластинке, но температура в диапазоне от 170 до 225 градусов Цельсия открывает возможность для свободного движения. Во время этих экспериментов был найден способ с помощью электронного микроскопа брать наномобили «на буксир» и тянуть их. При этом тянуть наноавтомобили по направлению движения колес было легче, чем в сторону, – это стало дополнительным доказательством того, что колеса свободно вращаются вокруг осей.

Следующая задача исследователей – пристроить к наноавтомобилю кузов для перевозки полезных молекулярных грузов и приличный двигатель, работающий от световых лучей. Один вариант двигателя – из трех десятков атомов – уже готов, но ему не хватает энергии: большую часть поглощают молекулы золота, по которым должен кататься наноавтомобиль. А пока ученые отказываются даже патентовать свое изобретение. «Прежде чем эта технология станет полезной в промышленном производстве, нужно решить еще много проблем. За это время сменится по меньшей мере целое поколение. И уж точно – истечет срок патента», - говорит профессор Тур. Тем не менее в его работу считают нужным вкладывать средства не только американские научные фонды National Science Foundation и Welch Foundation, но и корпорации: специализирующаяся на нанотехнологиях компания Zyvex (штат Техас) и японская Honda.

24.10.2005 / Александр Лукьянчиков Материал опубликован в "Газете" №202 от 25.10.2005г.