SG.hu·
Útra kelt a nanosikló
Barcelonából elindult az első molekuláris monorail, ami egy méter 500 milliomod részét tette meg mielőtt elérte volna célállomását.
A távolság nem túl nagy, azonban a spanyolországi Nemzeti Mikroelektronikai Központ Adrian Bachtold által vezetett csapata elsőként valósított meg egy olyan járművet, ami egy adott pálya mentén megbízhatóan és irányíthatóan képes egy molekula szállítására.
A spanyol-osztrák-svájci együttműködésből született vívmány a nanotechnológia egyik kulcs célkitűzésének, a nanoméretű mechanikai eszközök megvalósításának legújabb lépcsőfoka. A pontosan meghatározott módon haladó nanoméretű motorok és siklók a gépészmérnökök újkori igáslovaiként az anyagok adott helyekre történő szállításával korábban elképzelhetetlen, bonyolult új szerkezeteket és anyagokat hozhatnak létre.
Ezt a szállítást eddig csak a természet volt képes megvalósítani, ilyenek például a fehérje alapú molekuláris motorok, amik a sejtek állványzata mentén szállítják csomagjaikat. A nanotechnológia mérnökei egyszerre irigykednek és merítenek ihletet a természet ezen képességeiből, hogy nanoméretű szállítási hálózatokat hozzanak létre.
A mérnökök jellemzően a biológiai molekuláris mechanizmust fogják be nanoméretű objektumaik mozgatására a felületek parányi barázdáiban és csatornáiban. Bachtold csapata azonban egy egészen más stratégiát alkalmazott, ami a viszonylag gigantikusnak mondható molekulákon, a manapság nagy népszerűségnek örvendő szén nanocsöveken alapul. A nanosikló két teleszkópszerűen egymásba ágyazott nanocsőből készült.
A központi cső 1 mikrométer hosszú és sínként működik a kisebb, 200 nanométeres cső számára. A külső "monorail kocsit" a belső csőre kifejtett elektromosság hajtja és képes a sín mentén mindkét irányba mozogni, illetve forogni körülötte.
A kísérletekben az eszköz egy megközelítőleg 250 nanométer széles arany szemcsét szállított a sín mentén 500 nanométer távolságra. Sebessége másodpercenkénti 0,1 nanométer és 1 mikrométer között váltakozott, mozgását atomi erő mikroszkóppal kísérték nyomon.
A korábbi nanomotorok csak egy tengely körül tudtak forogni. A monorail nagyobb mozgási távolsága egy újabb mechanizmust adott a tudósok kezébe, amivel felruházhatják a nagyobb eszközöket. A monorailt a belső nanocsövön áthaladó elektromos áramból származó hő hajtja, magyarázta Bachtold. Az áram alkalmazásakor egy hőmérséklet-gradiens alakul ki, ami a nanocső közepén eléri az 1000 Celsius fokot, míg a két végét csupán 27 fokra melegíti fel. A számítógépes szimulációk tanúsága szerint vibrációk haladnak a forrótól a hideg területek felé, melyek magukkal viszik a monorailt. Jelenleg a monorail nanocső csak a sín nanocső végei felé tud haladni a középpontból, a kutatók azonban már dolgoznak a hátramenet beiktatásán.
Az eszköz egyik fontos adottsága, hogy a két nanocső között minimális a súrlódás, felületeik szinte atomi simaságúak, tette hozzá Bachtold. A kutatók számításai szerint a nanosiklók rendkívüli sebességekre is képesek lennének, másodpercenként akár 100 métert is megtehetnének, ehhez azonban a kísérletben használt nanocsöveknél kisebb egységekre lenne szükség. Azt is kénytelenek voltak elismerni, hogy a nagy hő miatt a rakomány, azaz az arany időnként megolvadt, tehát nem igazán ideális ebben a formájában a teherszállításra, viszont a kisebb méret itt is segíthet, egy kisebb molekula mozgatásához kevesebb hő is elegendő lenne.
A szakértők elismeréssel fogadták az eredményeket, azonban hozzáteszik, hogy ez csupán az első lépés, és még igen jelentős kutatói és fejlesztői munkára lesz szükség, hogy ebből valódi technikát varázsoljanak.
A távolság nem túl nagy, azonban a spanyolországi Nemzeti Mikroelektronikai Központ Adrian Bachtold által vezetett csapata elsőként valósított meg egy olyan járművet, ami egy adott pálya mentén megbízhatóan és irányíthatóan képes egy molekula szállítására.
A spanyol-osztrák-svájci együttműködésből született vívmány a nanotechnológia egyik kulcs célkitűzésének, a nanoméretű mechanikai eszközök megvalósításának legújabb lépcsőfoka. A pontosan meghatározott módon haladó nanoméretű motorok és siklók a gépészmérnökök újkori igáslovaiként az anyagok adott helyekre történő szállításával korábban elképzelhetetlen, bonyolult új szerkezeteket és anyagokat hozhatnak létre.
Ezt a szállítást eddig csak a természet volt képes megvalósítani, ilyenek például a fehérje alapú molekuláris motorok, amik a sejtek állványzata mentén szállítják csomagjaikat. A nanotechnológia mérnökei egyszerre irigykednek és merítenek ihletet a természet ezen képességeiből, hogy nanoméretű szállítási hálózatokat hozzanak létre.
A mérnökök jellemzően a biológiai molekuláris mechanizmust fogják be nanoméretű objektumaik mozgatására a felületek parányi barázdáiban és csatornáiban. Bachtold csapata azonban egy egészen más stratégiát alkalmazott, ami a viszonylag gigantikusnak mondható molekulákon, a manapság nagy népszerűségnek örvendő szén nanocsöveken alapul. A nanosikló két teleszkópszerűen egymásba ágyazott nanocsőből készült. A központi cső 1 mikrométer hosszú és sínként működik a kisebb, 200 nanométeres cső számára. A külső "monorail kocsit" a belső csőre kifejtett elektromosság hajtja és képes a sín mentén mindkét irányba mozogni, illetve forogni körülötte.
A kísérletekben az eszköz egy megközelítőleg 250 nanométer széles arany szemcsét szállított a sín mentén 500 nanométer távolságra. Sebessége másodpercenkénti 0,1 nanométer és 1 mikrométer között váltakozott, mozgását atomi erő mikroszkóppal kísérték nyomon.
A korábbi nanomotorok csak egy tengely körül tudtak forogni. A monorail nagyobb mozgási távolsága egy újabb mechanizmust adott a tudósok kezébe, amivel felruházhatják a nagyobb eszközöket. A monorailt a belső nanocsövön áthaladó elektromos áramból származó hő hajtja, magyarázta Bachtold. Az áram alkalmazásakor egy hőmérséklet-gradiens alakul ki, ami a nanocső közepén eléri az 1000 Celsius fokot, míg a két végét csupán 27 fokra melegíti fel. A számítógépes szimulációk tanúsága szerint vibrációk haladnak a forrótól a hideg területek felé, melyek magukkal viszik a monorailt. Jelenleg a monorail nanocső csak a sín nanocső végei felé tud haladni a középpontból, a kutatók azonban már dolgoznak a hátramenet beiktatásán.
Az eszköz egyik fontos adottsága, hogy a két nanocső között minimális a súrlódás, felületeik szinte atomi simaságúak, tette hozzá Bachtold. A kutatók számításai szerint a nanosiklók rendkívüli sebességekre is képesek lennének, másodpercenként akár 100 métert is megtehetnének, ehhez azonban a kísérletben használt nanocsöveknél kisebb egységekre lenne szükség. Azt is kénytelenek voltak elismerni, hogy a nagy hő miatt a rakomány, azaz az arany időnként megolvadt, tehát nem igazán ideális ebben a formájában a teherszállításra, viszont a kisebb méret itt is segíthet, egy kisebb molekula mozgatásához kevesebb hő is elegendő lenne.
A szakértők elismeréssel fogadták az eredményeket, azonban hozzáteszik, hogy ez csupán az első lépés, és még igen jelentős kutatói és fejlesztői munkára lesz szükség, hogy ebből valódi technikát varázsoljanak.
