velzevul (dubva1) wrote,
velzevul
dubva1

Движки нанороботов

Движки для наноустройств грядущего сумеют работать на тяге, создаваемой квантовым эффектом туннелирования.





Некогда в дальнейшем, крошечные нанороботы воспримут на себя массу хлопот, от сборки маленьких микросхем и до «ремонта» покоробленных органов в нашем теле. Но до того как схожее станет реальностью, нужно практическое решение трудности их передвижения: какое использовать горючее и какие движки. Классические моторы на наноуровне просто неприменимы. Есть варианты использовать крошечные перепады температур («Первый наномотор») либо движок, работающий на наноструктурированном пористом кремнии («Топливо для нанороботов»). Но ни одно из решений не стало пока так комфортным и обычным, чтоб получить повсеместное признание.


Может быть, ученым стоит поучиться у природы? Тут, в микромире, находится масса «наномоторов», другими словами, маленьких и действенных устройств, приводящих во вращение жгутики и обеспечивающих движение, скажем, бактериальной клеточки.


Некие из этих «биомоторов», считается, употребляют в собственной работе квантовый туннельный эффект, тот же самый, который дает возможность работать и современным туннельным микроскопам. Кратко объясним, как это происходит. При прохождении тонкой иглы (на конце – не толще атома) близко над поверхностью эталона часть электронов из него «перепрыгивает» через вакуум, создавая ток от эталона к игле. Величина тока очень изменяется зависимо от дистанции, так что мельчайшие перепады на поверхности эталона можно зафиксировать. Подробнее об устройстве электрических микроскопов мы ведали в заметке «Туннель в наномир».


Расчеты, проведенные южноамериканскими учеными во главе с Петром Кралем (Petr Král), проявили, что тот же туннельный эффект можно использовать и для приведения в действие искусственно сделанных наномоторов. Ученые смоделировали структуру, состоящую из недлинной углеродной нанотрубки, к которой прикреплены 3 либо 6 молекул-«ножек», заканчивающиеся «лопастями», проводящими ток. Посмотрите на схему слева – структура эта очень похожа на колесо древней водяной мельницы. Но работает она намного хитрее: меж бездвижно закрепленными электродами и подвижными лопастями временами проскакивает электрон.


И с каждым таким «проскоком» ротор крутится на 120 либо 60 градусов, зависимо от числа «ножек». Дело в том, что возникновение заряда на одной лопасти и его исчезновение на другой делает краткосрочный дипольный момент на роторе в целом. И этот диполь мгновенно стремится выровняться во наружном поле, которое также делают электроды.


По воззрению Петра Краля, такая система может отличаться последней надежностью, ведь нарушение отдельных частей ее не ведет к полному выключению. Работать она сумеет и при обыкновенной температуре, двигая наноустройства вперед, к цели, к нашему светлому будущему.


Кстати, как проявили недавнешние исследования, непростой и узкий квантовый эффект туннелирования обеспечивает и работу нашего чутья. Читайте: «Вибрации запаха».


По публикации nanotechweb.org






Subscribe

  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

  • 0 comments