| arstechnica.com

Електродвигун з єдиної молекули використовує підшипник з єдиного атома

The base of the device holds a Ru atom, and the five-armed device can rotate on top of it.


The base of the device holds a Ru atom, and the five-armed device can rotate on top of it.

Коли вчені намагаються зробити які-небудь мініатюрні пристрої, вони підходять до цієї проблеми двома різними шляхами. Деякі з учених, використовуючи технології нановиробництва, вирізують на підкладках нанорозмірні версії знайомих пристроїв і об’єктів. Інші ж учені використовують у своїх інтересах можливість синтезу окремих молекул, що володіють певними властивостями для того, що б зібрати електромеханічні системи, що складаються з декількох десятків атомів. І часто виходить, що ці атомарні пристрої в чому схожі на своїх "повномасштабні" прототипи.

Дослідникам вдалося створити з єдиною складної молекули крихітний електродвигун, обертовий ротор якого сидить на підшипнику, в ролі якого виступає єдиний атом рутенію. Найскладнішою частиною створення подібних речей є синтез молекул строго певної будови. В даному випадку основою молекули є атоми бору, які формують три кільцеподібні структури, які за хімічним складом дуже подібні деяким підстав молекул ДНК. Атоми азоту, що розташовуються в кутах кільцеподібних структур, пов’язані з атомом рутенію, що додає всій структурі ротора вид 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 в повній мірі відображає складність її будови.

Вчені спеціальним чином підготували золоту поверхню і після цього встановили на неї отриману піраміду молекули. В результаті у них вийшло щось ніби вітряка з п’ятьма лопастями. По центру структури знаходяться кільця з п’яти атомів, а додаткові кільця формують структуру лопастей вітряка. Молекула одної лопасті 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 підшипника, що дозволяє безперешкодно конструкції обертатися навколо своєї осі, під дією електронів тунельного мікроскопу. Електричний заряд, забезпечений надлишком електронів, забезпечував 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 управляти напрямком обертання всій наноконструціі. "Накачування" електронами лопасті з атомами заліза приводила до обертання в одну сторону, а "накачування" електронами лопасті без атома заліза забезпечувала обертання у зворотну сторону.

Звичайно, навряд чи в недалекому майбутньому такі двигуни-молекули зможуть знайти практичне застосування, адже незважаючи на простоту подібних пристроїв для приведення їх у дію потрібні досить серйозні й дорогі інструменти, такі як електронний тунельний мікроскоп. Але їх створення є значною демонстрацією контролю над створюваними на молекулярному рівні структурами.
Рекомендувати цей матеріал
X




забув пароль

реєстрація

X

X

надіслати мені новий пароль