Новая полимерная пленка преобразует энергию света прямо в энергию движения.

Исследователи из японского Института физических и химических исследований (Japan's Institute of Physical and Chemical Research, RIKEN) разработали новый полимерный материал, способный перемещаться под воздействием света определенной длины волны. Следует отметить, что методы преобразования энергии света в кинетическую энергию или энергию движения всегда использовали промежуточные преобразования, например в электрическую энергию, что отрицательно сказывалось на эффективности преобразования.

Основой нового полимера являются молекулы азобензола, органического вещества, состоящего из двух бензольных колец, связанных между собой двумя атомами азота. Структура этих молекул была сформована под воздействием света, после чего молекулы этого вещества были смешаны с горячим полимерным материалом, из которого методом горячего прессования была получена тонкая пленка. Попав в состав полимера, молекулы азобензола составили с другими органическими молекулами очень длинные, чрезвычайно разветвленные структуры, которые и играют роль сокращающихся"мышц"в этой светочувствительной пленке.

Под воздействием ультрафиолетового света с длиной волны 360 нм длинные молекулы полимера начинали сокращаться, вызвав значительный изгиб полимерной ленты. А послетого, как на ленту воздействовали обычным видимым светом с длиной волны 480 нм, молекулы полимера распрямились и пленка возвратилась в исходное состояние.

Согласно заявлению исследователей из RIKEN, новая светочувствительная пленка найдет применение при создании искусственных"мускулов",приводимых в действие светом. Кроме этого, используя технологию структуры подобного полимера, можно будет изготовить новые типы полимерных пленок большой площади, способных эффективно проводить электроны с одной поверхности на другую, что позволит создать совершенно новые, очень тонкие и эффективные солнечные батареи.

Источник

Самая маленькая в мире"бутылка"вмещает только одну молекулу воды.

Группе ученых из различных научных учреждений Китая и Германии, возглавляемой Кианян Зангом (Qianyan Zhang), удалось спроектировать и изготовит миниатюрный контейнер, своеобразную"бутылку",способную сместить только одну молекулу воды. Собственно этот контейнер представляет собоймолекулу фуллерена,но не цельную, а с отверстием, которое может закрываться с помощью специальной"крышки",состоящей из молекулы фосфатного соединения.

Одним из ключевых моментов проведенной работы являлся точный подбор размера отверстия в молекуле фуллерена C60, состоящей из 60 атомов углерода, для того, что бы внутрь ее смогла попасть и поместиться только одна молекула воды. Фосфатное соединение, выполняющее роль пробки этой бутылки, из-за его высокой химической активности может быть легко отделено от молекулы фуллерена, открыв, таким образом,"горлышко"этой минибутылки. Так же с помощью химического воздействия можно легко связать фосфат и углерод, закрыв проход в оболочке молекулы.

Само по себе создание такого контейнера для воды имеет только познавательный интерес. Но, используя подобную технологию, можно будет создавать контейнеры для молекул других веществ и радиоактивных элементов, а это уже может найти достаточно широкое применение в медицине и других областях.

Источник

Наноструктурированные материалы позволят избежать обледенения плоскостей самолетов и дорог.

Наступающая зима у многих людей ассоциируется с обледеневшими дорогами, тротуарами и линиями электропередач. А люди, связанные с авиацией не понаслышке знают, к чему может привести обледенение плоскостей и других поверхностей фюзеляжа самолета. Самым традиционным методом для борьбы с обледенением дорог является рассыпаниена их поверхности специальных химикатов или обычной соли. Но акая борьба с обледенением является дорогим и трудоемким занятием, соль и химикаты оказывают не оченьхорошее влияние на экологическую обстановку и вызывают усиленную коррозию кузовов автомобилей. Но с обледенением можно будет бороться и другими способами, исследователи из Гарвардского университета разработали материалы со специальной структурой поверхности, которая препятствует формированию на ней ледяного слоя.

Идея, легшая в основу создания материалов, была взята учеными из природы. Оказывается, вся поверхность тела комаров и некоторых других видов насекомых покрыта короткими волосками, материал которых имеет водоотталкивающее свойство. Наличие этих волосков, эффективно отталкивающих влагу, позволяет минимизировать доступную для влаги поверхность тела насекомого и держит части тела в сухом состоянии.

Исследователи провели множество экспериментов, в которых были использованы кремниевые пластины с различными видами поверхностей. На поверхность этих пластин были нанесены крошечные волоски или другие структуры, напоминающие структуру сот или кирпичной кладки. Просматривая в замедленном режиме видеосъемку падения на эти поверхности переохлажденных капель воды, ученые увидели то, что от некоторых видов поверхности капли воды попросту отскакивали, на других поверхностях они растекались и"намертво"примерзали. Особенно эффективно с точки зрения отражения капель воды работали поверхности с упорядоченными, связанными между собой структурами.

Как показали эксперименты, поверхности с наноструктурами препятствовали образованию на них льда до температуры - 30 градусов по шкале Цельсия. Ниже этой точки лед на этих поверхностях все-таки образовывался, но сильно не прикреплялся к поверхностям и мог быть удален достаточно просто.

Профессор Джоанна Айзенберг (Prof. Joanna Aizenberg), руководитель группы исследователей, поделился дальнейшими планами:"Использование материалов с наноструктурой поверхности в составе материала дорожных покрытий позволит дорожным службам поддерживать дороги зимой в чистом состоянии с гораздо меньшими затратами, чем это делается сейчас. А покрыв таким составом поверхность самолета, можно будет навсегда забыть об обледенении. Дело осталось только за малым - разработать доступную и дешевую технологию промышленного производства антиобледенительных материалов, чем мы сейчас собственно и занимаемся".

Результаты этих исследований были недавно опубликованы в журнале ACS Nano.

Источник

Использование графеновых нанолент позволит достичь небывалых значений плотности хранения информации.

Исследователи из Германии, Швейцарии и Италии, проведя серию экспериментов установили, что изготовление нанолент из графена, покрытых нанопроводниками из специального состава, позволяет создавать ячейки памяти чрезвычайно малых размеров. Микросхемы памяти, изготовленные с использованием таких наноленточных, технологий будут иметь значение плотности хранения информации во много раз превышающее аналогичное значение у обычных кремниевых микросхем. Помимо этого, наноленточные ячейкипамяти быстрее в несколько раз, чем ячейки памяти, изготовленные на основе углеродных нанотрубок и графена.

Для получения ленты из графена ученые осаждали на поверхность графенового листа нанопроводники из оксида ванадия V2O5 после чего резали графен лучом ионов аргона. Используя такую методику удалось получить ленты из графена шириной всего 20 нм, при этом края ленты были намного прямее, чем это могло быть достигнуто с помощью самыхсовершенных литографических методов. Согласно заявлению Романо Сордэн (Roman Sordan) из Политехнического университета в Милане (Politecnico di Milano), одного из участника этих исследований, немного позже уже были созданы графеновые наноленты шириной 10 нм.

"Площадь новой ячейки памяти настолько мала, что позволит достичь очень высокого значения плотности записи"-рассказывает Сордэно в статье на странице портала nanotechweb.org. -"Таким образом мы ожидаем, что микросхемы на основе графеновых нанолент позволят закону Гордона Мура продержаться в действии еще достаточно долгое время".

Использование графеновых нанопленок, согласно Сордэно, не ограничится только устройствами хранения информации, их потенциал намного шире. Сейчас, когда на основенанолент успешно созданы ячейки памяти, ученые собираются на их основе создать цифровые логические элементы."Мы уже реализовали логические элементы на базе графена, но считаем, что эти элементы, изготовленные из графеновых нанолент, будут работать гораздо стабильнее, быстрее и потреблять еще меньше энергии"-говорит Сордэн.

Источник

Разработан новый, экологически чистый, процесс производства углеродных нанотрубок.

Размеры, прочность и электрические свойства углеродных нанотрубок сделают их в самом ближайшем будущем обязательным компонентом в электронике, медицинских устройствах и в других областях. Однако, использование обычных технологий производства углеродных нанотрубок в промышленном масштабе может привести к тому, что в атмосферу будут выбрасываться ежегодно сотни тонн различных химикатов и углекислого газа. Все современные технологии производства нанотрубок основаны на использовании нагретой до высоких температур смеси водорода с природным газом, метаном. Углерод, входящий в состав метана, осаждается в виде нанотрубок на поверхности металлического или никелевого катализатора, а все побочные продукты химических реакций, среди которых бывают достаточно вредные вещества, просто выбрасываются в атмосферу.

Исследователи из Массачусетского технологического института разработали совершенно новую технологию производства углеродных нанотрубок, которой происходит принормальной температуре. Носителем углерода, из которого происходит формирование нанотрубок, является смесь этилена и еще одного соединения. Ученые, проводя исследования, проверили более 40 различных составов, выбрав из них самые эффективные компоненты, обеспечивающие рост нанотрубок. Этими чудо-компонентами стали некоторыевещества из вида алкинов, соединений, молекула которых содержит, по крайней мере, два атома углерода. К сожалению, ученые разработавшие процесс, забыли сообщить илидержат в тайне какие именно из алкинов были использованы для получения нанотрубок.

Но, как бы там ни было, новый технологический процесс, благодаря отсутствию высокой температуры, является более экологически чистым. Все не прореагировавшие компоненты не сбрасываются в атмосферу, а могут быть использованы повторно, поэтому количество используемых в процессе этилена и водорода сокращается на 20 и 40 процентовсоответственно, по сравнению с обычным технологическим процессом. Отсутствие нагрева компонентов до высокой температуры позволяет избежать существенных затрат энергии на нагрев. С учетом того, что рынок производства углеродных нанотрубок достигнет нескольких миллиардов долларов в течение следующих двух-трех лет, то новыйтехнологический процесс поможет сэкономить производителям весма круглые суммы, при этом существенно снизив вред, наносимый окружающей среде.

Источник

Флуорографен - лучшая замена тефлону в электронике и других областях.

Профессор Андрей Гейм из Манчестерского университета,лауреат Нобелевской премии этого года в области физики,и его команда разработали новый материал, флуорографен (fluorographene), универсальность которого делает возможным его применение в тысячах различных областей, включая электронику, где он с успехом может заменить тефлон или фторопласта. Флуорографен представляет собой графеновую пленку, в которой некоторые из атомов углерода заменены атомами фтора. Свойства нового материала, имеющего плоскую двухмерную структуру, практически повторят свойства тефлона, включая химическую инертность, термическую устойчивость и механическую прочность.

Согласно исследователям, создавшим новый материал, производство флуорографена достаточно просто, его с легкостью можно будет реализовать после того, как будет налажено производство графена, который будет выступать в качестве сырья.

Отличительной особенностью флуорографена является то, что этот материал является самым тонким и прочным изолирующим материалом, известным людям в настоящее время. Именно поэтому основное его применение будет в области электроники и производстве новых источников света на основе светоизлучающих диодов.

Но, по словам исследователей, ничто не будет мешать использовать флуорографен и в бытовых устройствах и предметах в качестве покрытия, для которого сейчас используют тефлон. Только за счет большой механической прочности покрытие их флуорографена будет намного устойчивей и прочней.

"Нет большого смысла рассматривать новый материал как просто замену тефлона"-рассказывает профессор Гейм. -"У нового материала есть совокупность уникальных свойств как графена, так и тефлона, поэтому мы должны думать о совершенно новых областях использования флуорографена, в которых все свойства будут использоваться на полную катушку".

Источник

Золотые наночастицы превращают деревья в уличные фонари.

Уличное освещение является очень важной частью городской инфраструктуры. Уличные фонари освещают окружающую среду и делают дорогу домой более безопасной в вечернее и ночное время. Теперь представьте себе уличные фонари, не нуждающиеся в электричестве. Звучит достаточно заманчиво, и, самое главное, что это уже становится реальной вещью, благодаря исследованиям, проведенным группой Тайваньских ученых. Ученые обнаружили, что золотые наночастицы, помещенные внутрь живых листьев некоторых видов деревьев, начинают излучать яркий свет красноватого света. Так и возникла идея использовать деревья для замены уличных фонарей, идея, внедрение которой позволит снизить затраты электроэнергии, уменьшить выбросы углекислого газа в окружающую среду и уровень светового"загрязнения"в больших городах.

Сделанное учеными открытие явилось случайным или побочным открытием. Основным направлением, над которым работали ученые, являлась разработка новых высокоэффективных источников освещения, подобных светодиодным источникам (Light Emitting Diode, LED), которые не содержат ядовитых химикатов, таких как люминесцентные составы на основе ртути. Профессор Ших-Хуи Чанг (Shih-Hui Chang) рассказывает об этих исследованиях:"В настоящее время светодиоды все больше и больше заменяют обычные источники света в уличном освещении. Но большинство светодиодов белого свечения использует люминесцентный состав для получения белого света широкого спектра. Этот состав содержит ртуть и поэтому достаточно ядовит, к тому же он достаточно дорог. Наши исследования, возглавляемые доктором Ен-Хсун Ву (Dr. Yen-Hsun Wu), были направлены на поиск нового материала, способного выступить в качестве замены люминесцентных составов".

И, проводя эксперименты, ученые обнаружили, что золотые наночастицы являются первым кандидатом для того что бы стать заменой люминесцентных составов. Затем, совершенно случайно, ученые обнаружили, что золотые наночастицы, помещенные внутрь листьев деревьев каролинской бакопы (Bacopa caroliniana), стали источником флюоресценции фиолетово-синего света, который, попадая на хлорофилл, переизлучался в виде красного света.

Источник

Исследователи создали сверхмощное средство аккумулирования энергии - микросуперконденсатор.

Суперконденсаторы, так называемые конденсаторы с двойным электрическим слоем (electric double layer capacitors, EDLC), являются электрохимическими конденсаторами с необычайно высокой плотность хранения электрической энергии. По своей природе суперконденсаторы занимают промежуточное положение между аккумуляторными батареями, имеющими высочайшую энергетическую плотность, но которые являются медленными, т.е. они не способны выдать весь электрический заряд в течение короткого времени, и обычными конденсаторами, которые являются быстрыми, но имеют относительно низкую энергетическую плотность. Интернациональная команда ученых из США и Франции сообщила о разработке ими микроминиатюрных суперконденсаторов, имеющих замечательные электрические характеристики, которые могут выступить в качестве источников энергии различной мобильной электроники, сетей беспроводных датчиков, биомедицинских имплантов, устройств радиочастотной идентификации RFID и многое другое.

Разработанные учеными устройства имеют емкость, на четыре порядка превышающую емкость обычных электролитических конденсаторов, при этом новые суперконденсаторыобеспечивают скорость разряда в три порядка выше, чем суперконденсаторы промышленного производства, используемые в источниках резервного питания, ветроэлектрогенераторах и других электрических устройствах. Но самое, что примечательно, так это то, что размеры новых сперконденсаторов составляют всего несколько микрометров(0.000001 метра).

Известно, что чем больше отношение площади электродов конденсатора к объему этого же электрода, тем выше электрические характеристики суперконденсаторов. Что же сделало возможным такие поистине уникальные характеристики новых устройств? Все дело оказывается в том, что электроды этих суперконденсаторов состоят из частиц, размером 6-7 миллимикронов в диаметре. При этом, каждая частица представляет собой нечто наподобие луковицы из углерода. Именно эти сферические углеродные слои и обеспечивают очень большое значение площади электрода конденсатора.

Следует добавить, что это устройство является первым устройством, в котором использованы микроскопические частицы со сферическими слоями. В более ранних исследованиях ученые пытались использовать поверхности активированного угля, углерод , полученный из карбида и даже углеродные нанотрубки, но не один из этих материалов необеспечил таких высоких электрических характеристик суперконденсаторов.

Более подробная информация касательно этих исследований и их результатов опубликована в журнале Nature Nanotechnology.

Источник

Использование наноантенны позволяет усилить свет лазера в тысячу раз.

Ученым из Университета Райс в Хьюстоне удалось получить эффект усиления в тысячу раз интенсивности лазерного света используя, так называемую,"наноантенну".Сердцем этого оптического усилителя являются два микроскопических конуса из золота, разделенные промежутком в одну стотысячную долю от толщины человеческого волоса. В точке межу этими золотыми конусами происходил"захват"фотонов света, пучок света фокусировался и усиливался. Ученый-физик Дуг Нэтелсон (Doug Natelson) считает, что эта технология может стать основой для создания новых типов оптических инструментов для использования в биохимических исследованиях, в промышленности, в системах шифрования данных и системах безопасности.

Фотоны лазерного света, проходящие сквозь промежуток, инициировали создание плазмонов, облаков из колеблющихся электронов, на поверхности золота, создавая в промежутке электрическое поле."Плазмонные области на поверхности металла в тонком промежутке могут быть очень большими, гораздо больше, чем области на поверхности металла, облученного обычным светом"-рассказывает Нэтелсон. -"Здесь мы столкнулись с одной трудностью, никакими ранее известными методами нельзя было измерить величину плазмонных областей и коэффициент усиления светового потока".

Для реализации необходимых измерений ученые подали на золотые конусы импульсы электрического тока определенной формы и частоты, эти импульсы заставили электроны"перескакивать"через промежуток. Сравнивая низкочастотные изменения тока через промежуток, зависящего от интенсивности падающего лазерного света, с эталонным опорным сигналом,ученым удалось косвенным методом измерить коэффициент усиления света лазера.

"Причина, по которой мы занимаемся подобными исследованиями кроется не только в области научных знаний"-рассказывает Нэтелсон. -"Имея оптические усилители с регулируемым коэффициентом усиления, можно реализовать много чего полезного и необходимого в областях нелинейной оптики и создании новых типов всевозможных датчиков".

Источник

Вода и графен могут стать основой компьютеров будущего.

Графен является материалом, который в последнее время упоминается все чаще и чаще. Главным образом этому способствуют его уникальные свойства, благодаря которым он может быть использован в самых различных областях. К сожалению, в оригинальном виде графен, обладающий высокой электрической проводимостью, не может использоваться в качестве транзистора, основного ключевого элемента современной цифровой электроники. Несмотря на то, что уже были созданы образцы первых графеновых транзисторов, они, эти транзисторы, еще далеки от совершенства и технологичности, что делает в настоящее время невозможным их практическое применение. Но разные коллективыученых продолжают работать в этом направлении и изобретают различные варианты графеновых транзисторов.

Одним из таких ученых, работающих над созданием графенового транзистора, является доктор Нихил Караткар (Nikhil Karatkar), который для управления проводимостью графеновой пленки использовал обычную воду. В проведенных опытах он использовал графеновую пленку, размещенную меду двумя электродами из кремния и диоксида кремния. Молекулы воды, попавшие на поверхность графеновой пленки оказываю влияние на ее электропроводность, превращая ее в проводник с высоким электрическим сопротивлением. Это, в свою очередь, позволяет реализовать простейший электрический выключатель - транзистор.

Ученые уже ранее добивались подобного эффекта, воздействуя на графен другими веществами, но достижение такого результата с обычной водой является немалым прорывом. Вода - совершенно безвредное и недорогое вещество, ее состоянием достаточно легко управлять с помощью изменений давления и температуры. Стоит только немного увеличить давление - молекулы воды сконденсируются на поверхности графена, лишив его проводимости, увеличив температуру можно заставить молекулы воды испариться, восстановив проводимость пленки.

Но, приведенные выше примеры являются только лишь самыми примитивными способами управления, которые вряд ли смогут обеспечить более-менее приемлемую скорость включения и выключения графеновых транзисторов. Для обеспечения этого ученые собираются применить другие, более изощренные методы, на что и будут направлены их дальнейшие исследования. Вполне вероятно, что благодаря этому в недалеком будущем появятся компьютеры следующего поколения на основе воды и графена.

Источник

Наночастицы могут стать основой для создания флэш-памяти нового типа.

Новый вид энергоемких материалов, идеально подходящих для использования в флэш-памяти, был обнаружен исследователями из Национальной лаборатории Лоуренса в Беркли и Калифорнийского университета в Беркли. Эти материалы могут быть использованы для создания нового типа памяти на основе фазовых переходов с произвольным доступом (phase change random access memory, PCM), и, возможно, для создания новых устройств оптического хранения данных.

Проводя эксперименты с крошечными наночастицами из германия, заключенными в оболочки из кремния, исследователи разработали технологию, благодаря которой можно нетолько переводить частицы из кристаллической в аморфную фазу, но и стабилизировать эти фазы в течение сколь угодно долгого времени."Фазовые переходы, т.е. переход из кристаллического в аморфное состояние и наоборот, могут быть спровоцированы импульсами электрического тока, длиной в несколько наносекунд или светом лазера, и, так же, комбинацией двух последних методов"-рассказывает Дэрил Крзэн (Daryl Chrzan), ученый-физик, занимающий одновременно посты в обоих вышеупомянутых научных учреждениях.

Конечно, до практической реализации новых типов памяти ученым еще предстоит решить немало проблем, и, основной проблемой является проблема надежности хранения данных. С этой точки зрения ученым еще предстоит выяснить, какое количество фазовых переходов смогут выдержать наночастицы без нанесения ущерба их структуре. Так же еще предстоит решить вопрос о интеграции ячеек памяти с наночастицами в структуру кремниевых чипов и подведение к ним проводников, с помощью которых будут осуществляться управление фазовыми переходами (запись данных) и операции чтения данных.

Источник

Умирающие звезды - фабрики по производству наночастиц.

Ученые-астрономы в ходе исследований не раз натыкались в космосе на следы различных наночастиц. На этот раз, данные, полученные с помощью космического телескопа НАСА Spitzer, позволили ученым обнаружить четкие следы специфичных наночастиц, так называемых бакиболлов (buckyballs). Скопление бакиболлов было обнаружено в Маленьком Магеллановом Облаке, галактике, являющейся спутником нашей галактики, Млечного Пути. Эти наночастицы, бакиболлы, интересны тем, что они состоят исключительно из углерода, а форма их напоминает футбольный мяч. В некоторых случаях в полости этого"мяча"может быть заключены частицы или молекулы других веществ, именно этот факт стал основой теории о том, что бакиболлы занесли на Землю химические элементы и соединения, сыгравшие ключевую роль в процессе зарождения жизни.

Летиция Стангеллини (Letizia Stanghellini) из Национальной оптической астрономической обсерватории (US National Optical Astronomy Observatory) и ее коллеги из Европы использовали данные телескопа Spitzer для поиска спектральных линий излучения, характерных для бакиболов, известных еще под научным названием фуллерены. Ученые предположили, что образованию таких наночастиц способствуют условия, присутствующие во время конечной стадии жизни звезды. Наночастицы образуются из материи, извергаемой звездой, под воздействием высоких температур и высокоэнергетичных излучений.

Доказательством этого предположения стал тот факт, что в окрестностях одной из таких"умирающих"звезд было обнаружено огромное количество фуллеренов C60, общая масса которых в три раза превышает массу планеты Меркурий. В настоящее время большие скопления наночастиц обнаружены в четырех областях космоса из 250 областей, тщательно изученных телескопом Spitzer.

Источник

Топливные элементы с нанопроводниками могут вырабатывать электричество из любой жидкости биологического происхождения.

Исследователи из Китая и США разработали миниатюрный топливный элемент, способный вырабатывать электричество из любой жидкости биологического происхождения, начиная от крови и заканчивая арбузным соком. Основная часть исследований проводилась в лабораториях Университета Цинхуа (Tsinghua University) в Пекине, где ученые создали нанопроводник, изготовленный и специального полимерного материала, способный проводить в одном направлении свободные протоны. Этот проводник закреплен на металлических электродах, через которые осуществляется отбор энергии, а на его поверхность нанесены с разных сторон слои из окислительного и восстановительного ферментов.

Исследования утверждают, что проведенные опыты показали, что одна ячейка такого топливного элемента способна выработать энергию, мощностью от 0.5 до 3 микроватт. Благодаря малым размерам такие топливные элементы могут быть объединены в генератор большей мощности, способный обеспечить энергией и привести в действие наноустройства для экологического контроля, биологических исследований, портативную электронику и системы личной защиты и безопасности.

Дальнейшим развитием этой технологии и ее коммерческим внедрением будет заниматься компания IDTechEx.

Источник

Двухногие молекулярные машины значительно обгоняют своих четырехногих коллег.

Молекулярные машины, которые передвигаются внутри живых организмов, транспортируя белки между клетками, являются предметом исследований, проводимых учеными Калифорнийского университета в Риверсайде (University of California, Riverside). Изучение поведения таких машин, разработка методик управления ими, могут сыграть огромную роль в развитии медицины и области производства электронных устройств.

Ученые исследовали поведение разных типов молекулярных машин, способных перемещаться по ровным поверхностям. У этих машин были две (anthraquinone и pentaquinone) или четыре (pentacenetetrone и dimethyl pentacenetetrone) структуры, выполнявшие роль ног. Перемещение таких машин требует четкой координации движений их"придатков",только благодаря этому они могут передвигаться на более-менее значительное расстояние, перевозя их груз от клетки к клетке.

Для того, что бы создать движущуюся управляемую молекулярную машину, требуется сначала понять механические и электрические принципы, с помощью которых можно управлять движением машины. Для этого, еще в 2008 году, учеными из Риверсайда была создана"двухногая"молекулярная машина, которая могла передвигаться относительно быстро по металлической поверхности. На этот раз, с целью перемещения более тяжелых"грузов",ученые создали четырехногую молекулу, отдаленно напоминающую фигуру лошади, которая для движения использовала высокую температуру окружающей среды.

Но после первых движений четырехногой молекулярной машины обнаружилось, что из-за ее больших габаритов перестал работатьэффект квантового туннелирования,который, как известно, проявляется для очень малых объектов, таких как электроны и атомы водорода. Малые, двухногие, молекулярные машины, благодаря чудесам квантовой механики, могли беспрепятственно проникать сквозь преграды и клеточные мембраны. Таким образом, оказалось, что четырехногие молекулы, несмотря на наличие двух дополнительных"ног",оказались существенно медленнее двухногих собратьев.

Несмотря на постигшую ученых неудачу, они не отчаиваются и продолжают исследования. Область молекулярных машин находится только в самой ранней стадии ее развитияи, вполне вероятно, что будущие открытия могут сделать так, что эффект квантового туннелирования будет выполняться для больших молекул и структур. Еще одним направлением работы ученых является разработка и создание молекулярных машин, которые будут получать энергию от света, и движением которых можно будет управлять, меняя длину волны света.

Данные исследования проводятся благодаря гранту, выделенному Министерством энергетики и Национальным научным фондом США. Подробные результаты исследований былиопубликованы в онлайн-версии журнала американского Химического Общества.

Источник