Во многих областях техники чем меньше, тем лучше, и сейчас машины становятся настолько крошечными, что измеряются простыми атомами. Исследователи из Университета Эрлангена-Нюрнберга (FAU) в Германии разработали то, что, как они утверждают, является самым маленьким рабочим зубчатым колесом в мире.
Молекулярные машины и нанороботы могут оказаться чрезвычайно полезными в ближайшие десятилетия, помогая создавать электронные компоненты, транспортировать лекарства по телу или манипулировать отдельными клетками или молекулами.
С этой целью ученые разработали наноразмерные версии многих деталей машин, таких как моторы, поршни, насосы, гаечные ключи и пропеллеры.
Теперь команда FAU добавила в список еще одну важную часть машин — зубчатые колеса. Устройство состоит из двух взаимосвязанных компонентов, в том числе молекулы триптицена со структурой, похожей на пропеллер, и перпендикулярной ему плоской секции молекулы тиоиндиго, которая действует как пластина.
Слева: изображение, показывающее, как функционирует каждый компонент молекулярного фоторедуктора. Справа: молекулярная модель двух компонентов системы зубчатых колес: пропеллера (серый цвет) и пластины (золотой цвет). Фото: FAU.
Вместе они работают как пара зубчатых колес, передающих и понижающих движение. Пара имеет передаточное отношение 2:3, так что когда пластина поворачивается на 180 градусов, пропеллер поворачивается только на 120 градусов. Все устройство содержит всего 71 атом и имеет длину 1,6 нанометра, что, по словам команды, делает его самым маленьким рабочим механизмом в мире.
Систему можно легко включать и выключать с помощью света, за что она получила название молекулярного «фоторедуктора». Это первый раз, когда молекулярные зубчатые колеса позволяют осуществлять такой прямой контроль, а не просто пассивное движение.
Исследователи говорят, что эти новые молекулярные фоторедукторы позволяют создавать более универсальные молекулярные механизмы и должно проложить путь к новым наноразмерным системам зубчатых колес, которые могут передавать движение на большие расстояния, в разных направлениях и с разной скоростью, как и их макромасштабные аналоги.
Исследование было опубликовано в журнале Nature Chemistry.
Источник: FAU.