Создана первая молекулярная наномашина, приводимая в действие исключительно светом

В свoe врeмя мы рaсскaзывaли нaшим читaтeлям o гoнкe NanoCar Race, кoтoрaя в скoрoм врeмeни будeт прoвoдиться в Тулузe, Фрaнция, и в кoтoрoй примут учaстиe сaмыe крoшeчныe «трaнспoртныe срeдствa». В бoльшинствe случaeв эти нaнoкaры, кoтoрыe прeдстaвляют сoбoй мoлeкулы слoжныx сoeдинeний, будут привoдиться в движeниe xимичeскoй энeргиeй или энeргиeй, чeрпaeмoй с нaкoнeчникa aтoмнo-силoвoгo скaнирующeгo или элeктрoннoгo туннельного микроскопа. Однако теперь гонка NanoCar Race обещает стать еще более интересной благодаря работе исследователей из университета Райс и из университета Граца, Австрия, которые создали свой вариант трехколесного нанокара, двигатели которого черпают энергию из луча лазерного света, освещающего молекулу.

Напомним нашим читателям, что первый нанокар-молекула была синтезирована несколько лет назад в лаборатории университета Райс группой, возглавляемой Джеймсом Туром (James Tour). А сейчас, при содействии ученых из Австрии им удалось заставить не только двигаться крошечную молекулярную машину, но и управлять направлением ее движения. Ключевым моментом конструкции новой молекулярной машины являются молекулярные двигатели, вращающие задние колеса. Эти двигатели, в свою очередь, являются немного модифицированным вариантом двигателя, разработанного голландским ученым Бернардом Ферингой (Bernard Feringa), который за это удостоился Нобелевской премии в области химии в этом году.

Дистанционное управление нанокаром является основным моментом, который в будущем определит возможность их практического использования. «Нам теперь не нужно тащить нанокар к источнику энергии, такому, как электронный луч» — рассказывает Джеймс Тур, — «Это во много раз расширяет функциональные возможности молекулярных машин, которые могут работать везде, куда можно направить луч света».

Вторым преимуществом использования света является возможность одновременного управления большими группами молекулярных машин. «Это в перспективе даст нам возможность использования наномашин как муравьев, которые, работая вместе, занимаются строительством и выполняют другую работу, которая не по силам одной отдельно взятой особи» — рассказывает Джеймс Тур.

Скорость движения молекулярных нанокаров зависит от длины волны освещающего их света. Ультрафиолетовый свет с длиной волны 266 нанометров позволил нанокару разогнаться в два раза быстрее нанокаров, приводимых в движение другими способами. А свет с длиной волны 355 нанометров, уже обеспечил трехкратное превосходство по скорости. Поверхность, по которой движутся нанокары, должна быть охлаждена до температуры в 161 градус Кельвина, при более низкой температуре колеса примерзают к поверхности, а при более высокой температуре нанокары начинают перемещаться самопроизвольно за счет энергии тепловых колебаний и без помощи молекулярного двигателя.

В идеальных условиях нанокар, молекула, состоящая из 112 атомов, смог разогнаться до максимальной скорости в 23 нанометра в час.