Мотор для нанороботов

Ученые вовсю обсуждают проекты нанороботов, которые смогут выполнять массу полезной работы вроде сборки электронных схем или точечной доставки лекарств.

Ученые вовсю обсуждают проекты нанороботов, которые смогут выполнять массу полезной работы вроде сборки электронных схем или точечной доставки лекарств. Но эти механизмы нужно будет как-то приводить в движение, а обычные электромоторы, к сожалению, нельзя так просто уменьшить до наномасштабов.

Чтобы решить эту проблему, было решено позаимствовать идеи у природы. Некоторые бактерии передвигаются благодаря специальным жгутикам, которые приводятся в действие биомолекулярными моторами на туннелирующих протонах. Похожую искусственную конструкцию, в которой вместо протонов будут туннелировать электроны, решили просчитать химики из Иллинойского университета в Чикаго, США. Для этого они воспользовались полуклассическим методом молекулярной динамики. Ось ротора сделали из углеродной нанотрубки, к которой присоединяли три или шесть "балок" из длинных молекул с проводящими углеродными шарами - фуллеренами - на концах.

Конструкцию, напоминающую рабочее колесо водяной мельницы, поместили между двумя электродами из проводящих молекул. Если на них подать напряжение, то электроны станут по одному туннелировать на проводящие шары и создавать вращающий момент, который приведёт ротор в движение. На ось-нанотрубку можно посадить несколько колёс, что увеличит крутящий момент и сделает вращение более плавным.

Расчёты показали, что такой наномотор будет хорошо справляться с нагрузкой, устойчиво работая даже при комнатной температуре. Кроме того, конструкция не боится дефектов и примесей, которых трудно избежать в устройствах подобных масштабов. А по своим параметрам мотор на туннелирующих электронах значительно превосходит природные аналоги. Например, он сможет вращаться в миллион раз быстрее протонных биомоторов.

И теперь остается самое главное - реализовать предложенную конструкцию в эксперименте и убедиться, что расчёты правильно предсказывают её параметры.