Коли вчені намагаються створити які-небудь мініатюрні пристрої, вони підходять до цієї проблеми двома різними шляхами. Деякі з вчених, використовуючи технології нановиробництва, вирізають на підкладках нанорозмірні версії знайомих пристроїв і об'єктів. Інші ж науковці використовують у своїх інтересах можливість синтезу окремих молекул, що володіють певними властивостями для того, щоб зібрати електромеханічні системи, які складаються з кількох десятків атомів.
Дослідникам вдалося створити з єдиної складної молекули крихітний електродвигун, обертовий ротор якого сидить на шарикопідшипнику, в ролі якого виступає єдиний атом рутенію.
Найскладнішою частиною створення таких речей є синтез молекул строго визначеної будови. У даному випадку основою молекули є атоми бору, які формують три кільцеподібні структури, які за хімічним складом дуже схожі на деякі азотисті основи молекул ДНК. Атоми азоту, що розташовуються у кутах кільцеподібних структур, пов'язані з атомом рутенію, що надає всій структурі ротора вигляд тригранної піраміди. Слід зауважити, що ця молекула має назву [n5-1-(4-tolyl)-2,3,4,5-tetra (4-ferrocenylphenyl) cyclopentadienyl hydrotris [6-((ethylsulphanyl) methyl) indazol-1-yl] borate ruthenium (II)], що добре відображає складність її будови.
Вчені спеціальним чином підготували золоту поверхню і після цього встановили на неї отриману піраміду молекули. У результаті у них вийшло щось на зразок вітряка з п'ятьма лопатями. По центру структури знаходяться кільця з п'яти атомів, а додаткові кільця формують структуру лопатей вітряка. Молекула однієї з лопатей була навмисно залишена без одного атома заліза, а зроблено це було з метою забезпечення можливості спостереження за рухом цієї надзвичайно складної молекули.
Центральне кільце з п'яти атомів вуглецю "сиділо", спираючись на єдиний атом рутенію. Цей атом рутенію виступав у ролі шарикопідшипника, що дозволяє всій конструкції безперешкодно обертатися навколо своєї осі.
Для того, щоб змусити це все обертатися вчені використали електронний тунельний мікроскоп для введення в систему зайвих електронів. Електричний заряд, забезпечений надлишком електронів, спричиняв електричну і магнітну взаємодію окремих частин молекули, що призводило до пересування молекули на один крок, на одну п'яту повного кола. Використовуючи деякі хитрощі, вчені змогли навіть керувати напрямком обертання всієї наноконструціі. "Накачування" електронами лопатей з атомами заліза призводило до обертання в один бік, а "накачування" електронами лопатей без атома заліза забезпечувало обертання у зворотній бік.
Звичайно, наврядчи у недалекому майбутньому такі двигуни-молекули зможуть знайти практичне застосування, адже незважаючи на простоту подібних пристроїв для приведення їх у дію потрібні досить серйозні та дорогі інструменти, такі як електронний тунельний мікроскоп. Але їх створення є значною демонстрацією контролю над створюваними на молекулярному рівні структурами.
Джерело: http://infonova.org.ua/science/u-najmenshoho-dvyhuna-z-odniyeyi-molekuly-pidshypnykom-ye-yedynyj-atom-ruteniyu.html#ixzz3KcxMF9Ye
Немає коментарів:
Дописати коментар