شيميدانان دانشكده هنرها و علوم دانشگاه «تفتز» موفق به ساخت اولين موتور الكتريكي تك مولكولي جهان شدهاند، پيشرفتي كه ممكن است طبقه جديدي از افزارههايي را ايجاد كند كه در گستره وسيعي از كاربردها از پزشكي گرفته تا مهندسي قابل استفاده هستند.
چارلز اسكايز از «تفتز» ميگويد: پيشرفت عظيمي در ساخت موتورهاي مولكولي كه با نور و واكنشهاي شيميايي تواندهي ميشوند، اتفاق افتاده است؛ ولي با وجود تعدادي طرح نظري، اين اولين باري است كه موتورهاي مولكولي راهاندازي شده با الكتريسيته، به نمايش گذاشته ميشوند.
«اسكايز» و همكارانش قادر به كنترل يك موتور مولكولي با الكتريسته با استفاده از يك ميكروسكوپ تونلزني روبشي دما پايين (LT-STM) بسيار پيشرفته، كه يكي از 100 دستگاه موجود در آمريكا است، شدند. اين LT-STM از الكترونها به جاي نور براي ديدن مولكولها استفاده ميكند.
در اين شكل، رنگ نارنجي نشانگر سطح مسي است كه روي آن اين موتور مولكولي قرار گرفته است. توپ زرد رنگ، پايه گوگردي اين موتور مولكولي است كه داراي دو بازويي است كه از اتمهاي كربن و هيدروژن تشكيل شدهاند؛ منبع توان بالاي افزاره همان نوك يك ميكروسكوپ تونلزني روبشي است كه از الكتريسيته براي سمتدهي مولكول براي چرخش در يك جهت خاص استفاده ميكند
اين گروه، از نوك فلزي ميكروسكوپ مذكور براي تأمين بار الكتريكي به يك مولكول سولفيد متيل بوتيل كه بر روي يك سطح مسي رسانا واقع شده است، استفاده كردند. اين مولكول گوگرددار داراي اتمهاي هيدروژن و كربني است كه شبيه به دو بازو (چهار اتم كربن در يك طرف و يك اتم در طرف ديگر) هستند. اين زنجيرههاي كربني براي چرخش به دور پيوند مس - گوگرد آزادي عمل دارند.
اين پژوهشگران نشان دادند كه با كنترل دماي مولكول، آنها به طور مستقيم قادر به تأثيرگذاري بر روي چرخش اين مولكول هستند. آنها همچنين ثابت كردند كه دماهاي حدود 5 درجه كلوين، يا در حدود منفي 450 درجه فارنهايت، براي ردگيري چرخش موتوري ايدهآل هستند. در اين دماها، اين پژوهشگران قادر به ردگيري تمام چرخشهاي اين موتور مولكولي و تحليل دادهها بودند.
اگرچه كاربردهايي براي اين موتور مولكولي الكتريكي قابل پيشبيني است، اما ابتدا بايد در دماهايي كه اين موتور مولكولي كار ميكند، تحولي ايجاد شود. اين موتور در دماهاي بالاتر بسيار سريعتر ميچرخد كه اين كنترل و اندازهگيري، چرخش آن را مشكل ميكند.
اين پژوهشگران، جزئيات نتايج تحقيقاتي خود را در مجلهي «Nature Nanotechnology» منتشر كردهاند.
منبع: كنجكاونظرات شما عزیزان:
ادامه مطلب