Микроскопический двигатель работает за счёт вращения молекулы ацетилена, установленной на статоре из двенадцати молекул палладия и галлия.
Ученые из Швейцарии создали один из самых миниатюрных двигателей в мире. Система состоит из шестнадцати атомов и функционирует на границе классической и квантовой физики, по словам её создателей. статье, опубликованной в журнале PNASВся система обладает размерами, не превышающими нанометра.
Аналогично макроскопическим двигателям, система включает подвижную (ротор) и неподвижную (статор) части. Статор образован шестью атомами палладия и шестью — галлия, формирующими два равносторонних треугольника, наложенных друг на друга. Ротор состоит из молекулы ацетилена, состоящей из четырех атомов.
Вращаясь хаотично по поверхности статора под воздействием тепловой энергии при комнатной температуре, ацетилен совершает несколько миллионов оборотов в секунду. Подведение электричества, осуществлённое с помощью иглы сканирующего электронного микроскопа, приводит к тому, что его стабильный поток заставляет ацетилен поворачиваться в одном направлении в 99 случаях из 100. По утверждению авторов работы, на один оборот требуется шесть электронов.
Достигается это за счет наноразмерного аналога храпового механизмаВ обычном храповике обратный поворот блокируется собачкой, препятствующей продвижению по зубьям необычной формы. В «атомарном двигателе» также отсутствует зеркальная симметрия статора, что делает вращение молекулы ацетилена в одном направлении более вероятным, чем в противоположном.
В определённых условиях 16-атомное устройство демонстрировало квантовые свойства. Двигатель функционировал, получая тепловой и электрической энергии меньше минимально необходимого для вращения значения при температурах ниже 17 кельвинов (минус 256 °C) и напряжении менее 30 мВт. Авторы связывают это с… туннельным эффектомМикрочастицы могут неожиданно преодолевать энергетические преграды, чего нельзя наблюдать в нашем большом мире.
Ученые рассчитывают, что подобные приборы в будущем смогут управлять наномашинами. нанокран» или «нанофабрику», о которых мы писали раньше.