Ученые из университета Райса сконструировали первую автономную мобильную наносистему - молекулярную машину, которая ездит по атомам золотой подложки с помощью световой энергии. Правда, у молекулярного автомобиля пока что нет заднего хода и рулевого управления.
Ученые прикрепили к ранее созданному молекулярному наноавтомобилю мотор-лопасти из молекулы р-карборана.Ранее эта же команда ученых создала наименьшую в мире движущуюся наномашину, которая ездит как настоящие легковые машины. До сих пор ученым не удавалось сделать что-то сложнее простого актуатора или сенсора.
Каркас, или "рама машины", представляет собой большую молекулу-наносистему, состоящую из трехсот атомов. Она похожа на настоящий автомобиль только наличием четырех "колес" и способом передвижения. В качестве колес наносистеме служат фуллерены (молекулы С60), связанные химическими связями с "каркасом" машины. Ширина рамы наноавтомобиля - 4 нанометра - чуть больше, чем толщина ДНК. Помимо рамы, имеются аналоги осей, к которым и присоединены химическими связями колеса-фуллерены.
Ученые и раньше создавали структуры нанометрового масштаба, напоминающие внешне автомобили, однако лишь теперь молекулярная конструкция сначала действительно катилась (именно катилась, а не скользила) по поверхности так же, как катятся на колёсах автомобили.
Первоначально ученые придумали оригинальный метод приведения в движение наномашины: они нагрели ее до 200 градусов Цельсия, что вызвало вращение фуллеренов на химических связях, соединяющих их с "рамой машины". От вращения четырех молекул наносистема пришла в движение и смогла катиться по плоской золотой поверхности. Однако такой метод не позволял осуществлять управление каждой из микромашин в отдельности, что необходимо при организации молекулярных конвейеров и транспортных линий, осуществляющих перемещение промежуточных продуктов в нанофабриках будущего.
Чтобы поставить на каждую машину индивидуальный "мотор", питающийся световой энергией, потребовалось заменить фуллерены-колеса базовой рамы на молекулы карборанов, содержащие углерод, водород и бор. Такая альтернативная конструкция позволила ученым "навесить мотор". Он представляет собой крестообразную лопасть, установленную в центре рамы, которая, вращаясь, отталкивает ее от субстрата (все той же золотой подложки). Похоже это на принцип действия древних колесных пароходов, однако, несмотря на архаичность принципа действия, он довольно эффективен в наноразмерном диапазоне.
"Лопастной нанодвигатель", правда, нереверсивен - он может вращаться только в одну сторону, поэтому машинка будет ехать только вперед. Наномашины настолько малы (как упоминалось выше, их размер составляет 3-4 нанометра), что 20000 устройств можно поместить на торце человеческого волоса.
Руководил исследовательской группой профессор из Райса Джеймс Тур (James M. Tour). Детальное описание наномашины и исследование ее характеристик появилось впервые в выпуске Organic Letters от 13 апреля. Молекулярная конструкция ротора была разработана доктором Бен Ферингой (Ben L. Feringa) из нидерландского университета. Этот ученый долгое время работал с командой профессора Тура, поэтому исследователям удалось создать столь сложное устройство.
Не отстает в развитии нанотехнологий и российская наука. Недавно был проведен конкурс на лучший проект по использованию высокопроизводительной кластерной системы, проводившийся компаниями Sun Microsystems и "Т-Платформы".
Первое место и самый мощный призовой 10-узловой кластер T-Fire20 от компании "Т-Платформы" и корпорации Sun Microsystems достались Химическому факультету МГУ за проект "Прототипы наномобилей на основе высокопроизводительных расчетов методами молекулярного моделирования. Нашим ученым удалось смоделировать на кластерных системах тот самый наноавтомобиль профессора Тура. Только вот синтезировать его "вживую" им пока не удается. Для его синтеза необходимо финансирование, которое пока не открыто. Сейчас же химфак МГУ намерен моделировать различные комбинации из молекул-"осей" и "колес", чтобы получать более скоростные или грузоподъемные модели наномобилей.
