Naukowcy z Danii i Szwajcarii opracowali cichobieżny i bezemisyjny samochód z napędem na cztery koła. Badania, których wyniki zaprezentowano w czasopiśmie „Nature”, zostały dofinansowane z projektu MOLECULAR MOTORS, który otrzymał grant Europejskiej Rady ds. Badań Naukowych (ERBN) dla doświadczonych naukowców o wartości 2,18 mln EUR z budżetu Siódmego Programu Ramowego (7PR) UE. Naukowcy twierdzą, że prototyp symbolizuje szczyt osiągnięć w lekkich konstrukcjach.

Silniki mają zdolność do przekształcania energii chemicznej, cieplnej lub elektrycznej na energię kinetyczną, aby umożliwić ruch towarów z jednego punktu do drugiego.

W bardzo podobny sposób działa matka natura. Białka motoryczne takie jak kinezyny oraz białko mięśniowe np. aktyna wykonują podobne zadania. Naukowcy twierdzą, że białka te zwykle przesuwają się wzdłuż innych białek i "spalają" adenozynotrifosforan (ATP).

Specjaliści z Uniwersytetu w Groningen i z Uniwersytetu w Twente w Holandii oraz ze Szwajcarskich Federalnych Laboratoriów Testowania i Badania Materiałów (EMPA) i z Uniwersytetu w Zurychu w Szwajcarii opracowali nanosamochód, który składa się z tylko jednej molekuły i przemieszcza się na czterech kołach napędzanych elektrycznie w niemal prostej linii po miedzianej powierzchni.

Dzięki syntezie molekuły z czterech obracających się jednostek napędowych, zespół przybliżył Europę o krok do opracowania sztucznych systemów transportu w nanoskali. Wyzwaniem pozostaje udoskonalenie zdolności samochodu do uzupełniania paliwa. Wymiary pojazdu to 4x2 nanometry, co oznacza że jest około 500 mln razy mniejszy od Volkswagena Golfa. Potrzebuje on zdaniem naukowców uzupełnienia mocy po każdym półobrocie kół. Paliwo jest uzupełniane przez końcówkę skaningowego mikroskopu tunelowego (STM). Molekularna konstrukcja również ogranicza możliwości obracania się kół, które mogą toczyć się tylko w jednym Kierunku tzn. nie ma biegu wstecznego.

Naukowcy podkreślają, że według "schematu konstrukcji" napęd złożonej molekuły organicznej funkcjonuje w następujący sposób (opis skrócony):

• po sublimacji na miedzianą powierzchnię i ustawieniu końcówki STM, pozostawiając odpowiednią lukę, przykładane jest średnie napięcie nie mniejsze niż 500 mV.
• elektrony "tunelują" następnie przez molekułę, wywołują odwracalne zmiany strukturalne w każdej z czterech jednostek napędowych.
• w wyniku tego pojawia się stereomutacja na wiązaniu podwójnym. Obydwie grupy boczne przechylają się, aby minąć się i powrócić na swoje pierwotne położenie.
• Jednoczesne obracanie się wszystkich czterech kół powoduje ruch samochodu do przodu.

Źródło:

CORDIS

„Nature”

Oprac. Magdalena Jóźwicka