Mój syn zrobił samochodzik z klocków lego. Cztery koła, prosto jeździ, noga boli gdy się nadepnie na części zapasowe. A tymczasem Nobla dostał ktoś, kto zrobił podobny pojazd – tylko z krzywymi kołami. Dlaczego?
Napęd na cztery koła kojarzy nam się zwykle z potężnymi terenówkami czy choćby SUVami. Tymczasem pięć lat temu sporą sensację w świecie wywołał nanosamochód, który samodzielnie przejechał kilka nanometrów pod czujnym okiem mikroskopu.
Nano – bo składa się z garści atomów i raczej nie zapakujemy do niego bambetli na wakacje.
Samochód – bo wygląda jak podwozie z podpiętymi do niego ósemkowymi kołami
Samodzielnie – bo po raz pierwszy w historii nanosamochód nie był ciągnięty przez igłę skaningowego mikroskopu tunelowego (której czubek ma rozmiar jednego atomu), lecz potrafił sam obracać swoimi nieforemnymi kołami
Koła nanosamochodu obracały się po otrzymaniu przez podłączone do nich nanosilniki ładunku elektrycznego i w efekcie ruch pojazdu.
Miniaturowy pojazd to nie było odkrycie typu kąpiel i Eureka. Pierwszy krok wykonano 33 lata temu, kiedy udało się opracować technikę splatania okrągłych cząstek. Udało się przeciągnąć cząstkę w kształcie półkola przez okrągłą – a następnie półkole połączyć z drugim, identycznym. W efekcie można było stworzyć “łańcuch” okrągłych cząstek. Kolejnych kilka lat zajęło opracowanie sposobu nałożenia okrągłej cząstki na cząstkę podłużną i zbudowanie czegoś w rodzaju nano-windy czy też nano-mięśnia.
Dopiero pod koniec lat 90. wymyślono, w jaki sposób zbudować cząstkę, która obróci się o 180 stopni po otrzymaniu impulsu świetlnego, i – o kolejnych 180 stopni – po otrzymaniu kolejnej dawki energii. Krótko mówiąc – zbudowano silnik tysiąckrotnie mniejszy niż średnica ludzkiego włosa. Niedługo później osiągał on prędkość 12 tysięcy obrotów na sekundę.
I w końcu, z tych wszystkich elementów, zbudowano nanopojazd z napędem na cztery koła.
Po co? By odkryć, jak zmusić pojazdy składające się z pojedynczych cząstek do kontrolowanego ruchu. Choć stojący za projektem Ben Feringa powiedział, że na razie jego projekt nie ma zastosowań praktycznych, to jednak jest to spory krok naprzód na drodze do stworzenia nanorobotów, które będą mogły naprawiać mechanizmy, urządzenia lub… ludzi.
Bo w sumie czy nie byłoby super, gdyby można było sobie wstrzyknąć garść nanorobotów, które będą krążyły po naszym organizmie, wyczuwały chore, uszkodzone lub obce komórki i likwidowały je, nim choroba ogarnie cały organizm?
Kłopot polega na tym, że wciąż jesteśmy na samym początku drogi. Mamy jeżdżący szkielet pojazdu, ale… Po pierwsze – musimy jakoś dostarczać mu energii. Po drugie, nanosamochód Feringi porusza się w dość nieprzyjaznym dla człowieka środowisku: w temperaturze -266 stopni Celcjusza (7 Kelvinów). Po trzecie, na razie potrafimy zakręcić kołem, ale musimy wymyślić, co to koło ma przewozić i jak to coś ma wchodzić w interakcję z otoczeniem.
Źródła:
- Skaningowy mikroskop tunelowy – STM (Wikipedia)
- popularno-naukowy artykuł o opisywanym nanosamochodzie
- World’s smallest gadgets bag Nobel chemistry prize – pełniejszy materiał w Science
- Electrically driven directional motion of a four-wheeled molecule on a metal surface – praca naukowa opublikowana w Nature (paywall)
