Матрица наномоторов, вращающихся от квантов света позволит создать наноконвейеры
Создание молекулярных моторов, использующих различные принципы действия - уже далеко не новость. Однако совсем недавно химикам из Нидерландов удалось синтезировать молекулярный ротор, с помощью которого можно будет создать сложную матрицу актюаторов, приводящихся в движение светом. Ранее исследователи могли делать только одиночные химические и биологические роторы, поэтому это открытие позволяет по-новому взглянуть на будущее развитие НЭМС и актюаторов в частности.
Первый наноактюатор ученые создали, присоединив алкен с геликоидальной структурой к золотой наночастице (Nature 2005, 437, 1337). Воздействуя с фотонами, ротор приводился в движение. При этом ученым удалось "заякорить" наночастицу на золотой подложке, что дает возможность набрать на золотой пластинке почти неограниченное количество актюаторов. Так простая пластинка может стать эффективным электромеханическим преобразователем световой энергии в механическую или электрическую.
Если же пластинку перевернуть так, чтобы актюаторы ложились роторами на любую гладкую поверхность, то пластинка начнет медленно перемещаться под воздействием света.
Как говорит Бен Л. Феринга, глава Нидерландских ученых из университета Гронингена, матрица актюаторов пригодится при конструировании сложных НЭМС-систем и наномашин.
Рис. 1. Структурная формула и принцип действия алкенового наноактюатора
“Уже то, что мы можем прикрепить мотор к почти любой поверхности, позволяет создать миниатюрные перевозчики грузов, которые будут использоваться в молекулярных конвейерах при автоматизированной сборке наномашин”, - говорит Росс Келли, профессор химии из Бостонского колледжа.
Ранее Келли синтезировал химический наноактюатор, который приводился в движение с помощью специальных химических соединений.
Феринга использовал две тиоловые группы для того, чтобы присоединить алкен к золотой наночастице. А две углеродные "ноги" прикрепили тиоловые группы к наночастице золота. Ученые таким образом исключили прямое электронное взаимодействие между актюатором и золотой подложкой.
Вращение ротора достигается фотоизомеразой двойной химической связи. Правда, иногда ученые наблюдали самопроизвольное вращение ротора вокруг связи. При получении кванта света ротор вращается на 180°. Еще один квант приводит к повторному вращению. Так можно добиться вращения ротора с дискретностью в 180°.
Как отметил Винченцо Бальзани, один из "конструкторов" молекулярных машин из Университета Болоньи, Италия, наномотор пока не производит никакой полезной работы. Но, несомненно, то, что наномотор приводится в движение светом, уже дает немало преимуществ при создании наномашин и нанокомпьютеров. Исследователи также заметили, что наномотор может пригодиться в системах памяти, которая может быть использована в нанокомпьютерах.
Источник:
1. Chemical And Engineering News: Molecular Motor Spins On Surface
| 
