کوچک ترین موتور الکتریکی تک مولکولی جهان
این پیشرفت ممکن است طبقه جدیدی از افزارههایی را ایجاد کند که در گستره وسیعی از کاربردها از پزشکی گرفته تا مهندسی قابل استفاده هستند.
به گزارش سرویس علمی فناوری جام نیوز به نقل از سایت توسعه نانو، شیمیدانهایی از دانشکده هنرها و علوم دانشگاه تفتز اولین موتور الکتریکی تک مولکولی جهان را ساختهاند، پیشرفتی که ممکن است طبقه جدیدی از افزارههایی را ایجاد کند که در گستره وسیعی از کاربردها از پزشکی گرفته تا مهندسی قابل استفاده هستند.
چارلز اسکایز از تفتز میگوید: "پیشرفت عظیمی در ساخت موتورهای مولکولی که با نور و واکنشهای شیمیایی تواندهی میشوند، اتفاق افتاده است ولی با وجود تعدادی طرح نظری این اولین باری است که موتورهای مولکولی راهاندازی شده با الکتریسیته، به نمایش گذاشته میشوند."
اسایکز و همکارانش قادر به کنترل یک موتور مولکولی با الکتریسته با استفاده از یک میکروسکوپ تونلزنی روبشی دما پایین (LT-STM) بسیار پیشرفته، که یکی از 100 دستگاه موجود در آمریکا است، شدند. این LT-STM از الکترونها بجای نور برای دیدن مولکولها استفاده میکند.
در این شکل، رنگ نارنجی نشانگر سطح مسی است که روی آن این موتور مولکولی قرار گرفته است. توپ زرد رنگ پایه گوگردی این موتور مولکولی است که دارای دو بازویی است که از اتمهای کربن و هیدروژن تشکیل شدهاند. منبع توان بالای افزاره همان نوک یک میکروسکوپ تونلزنی روبشی است که از الکتریسیته برای سمتدهی مولکول برای چرخش در یک جهت خاص استفاده میکند.
این گروه از نوک فلزی میکروسکوپ مذکور برای تأمین بار الکتریکی به یک مولکول سولفید متیل بوتیل که بر روی یک سطح مسی رسانا واقع شده است، استفاده کردند. این مولکول گوگرددار دارای اتمهای هیدروژن و کربنی است که شبیه به دو بازو (چهار اتم کربن در یک طرف و یک اتم در طرف دیگر) میباشند. این زنجیرههای کربنی برای چرخش به دور پیوند مس-گوگرد آزادی عمل دارند.
این پژوهشگران نشان دادند که با کنترل دمای مولکول، آنها بطور مستقیم قادر به تأثیرگذاری بر روی چرخش این مولکول هستند. آنها همچنین ثابت کردند که دماهای حدود 5 کلوین، یا در حدود منفی 450 درجه فارنهایت، برای ردگیری چرخش موتوری ایدهآل هستند. در این دماها، این پژوهشگران قادر به ردگیری تمام چرخشهای این موتور مولکولی و تحلیل دادهها بودند.
اگرچه کاربردهایی برای این موتور مولکولی الکتریکی قابلپیشبینی است، اما ابتدا باید در دماهایی که این موتور مولکولی کار میکند، تحولی ایجاد شود. این موتور در دماهای بالاتر بسیار سریعتر میچرخد که این کنترل و اندازهگیری چرخش آن را مشکل میکند.
این پژوهشگران جزئیات نتایج تحقیقاتی خود را در مجلهی Nature Nanotechnology منتشر کردهاند.