Получен новый тип наномоторов, работающих от видимого света
Процедура получения молекулы
Немецкие учёные из Мюнхенского университета Людвига-Максимилиана создали первый наномотор, источником энергии для которого является видимый солнечный свет. Мотор работает с частотой в 1 кГц и на сегодняшний день является самым быстрым мотором из тех, что питаются световой энергией.
В 21-м веке нанотехнологии развиваются очень быстро. Одна из задач этих технологий – получение наномоторов, устройств молекулярных размеров, которые могут преобразовывать поступающую к ним энергию в механическое движение. Эти моторы в будущем смогут участвовать в процессах сборки устройств и материалов с уникальными свойствами, недоступных при текущем развитии техники.
За последние десять лет в лабораториях были получены наномоторы, работающие от химических источников питания, от электричества и от света. Правда, предыдущие «модели» моторчиков требовали ультрафиолетового излучения. Задачи же применения нанотехнологий в повседневности требуют менее высокоэнергетических источников энергии – например, видимой части солнечного света.
«Описанные до сегодняшнего момента молекулярные моторы, активируемые светом, использовали ультрафиолетовое излучение в качестве источника энергии,- поясняет доктор Генри Дьюб [Henry Dube] из химической лаборатории университета. – Но это сильно ограничивает возможности их применения, поскольку высокоэнергетические фотоны опасны для наномашин в целом».
В своей работе учёные описали, как работает полученный ими наномотор. Трёхмерная структура молекулы меняется, когда её составляющие начинают взаимодействовать с фотонами. Полученная учёными молекула гемитиоиндиго [hemithioindigo] является по сути фотопереключателем, сделанным из двух органических молекул, скреплённых двойной углеродной связью. Под воздействием света молекула начинает вращаться вокруг этой связки.
При том, что молекуле для вращения требуются фотоны с меньшей энергией, вращается она чрезвычайно быстро – около 1000 раз в секунду при комнатной температуре.
«Мы сами были весьма удивлены такой качественной работой нашего мотора, поскольку многие молекулярные моторы не отличаются стабильным вращением в одну сторону, но иногда проворачиваются и в другую,- сказал Дьюб. – Учитывая сложность процедуры получения такой молекулы, удивительно, что мы добились таких хороших результатов с первого раза».
Хотя, конечно же, до полезных работающих механизмов размером с молекулу пока ещё далеко. Необходимо разработать простые процедуры получения подобных моторов, интеграцию их в механизмы и преодолеть множество других технических трудностей.
