Nejmenší elektrický motor na světě má rozměr jediné molekuly

aktualizováno 
Do Guinessovy knihy míří těžko překonatelný rekordman: elektrický motor o rozměru jediné molekuly. Svého nejbližšího konkurenta překonal několikasetnásobně.

Schéma nanomotoru z jediné molekuly. S měděnou podložkou se váže přes atom síry, okolo kterého se také otáčí. Podivné "bloby" představují snímek molekuly pod elektronovým mikroskopem. Obrazce označené R a S představují motor v jeho šesti možných polohách během pohybu. Vlevo nahoře je pak motor bez pohybu. | foto: Nature Nanomaterials, Charles Sykes et al.

Stroje neviditelné pouhým okem jsou dnes výbavou všech vizí bezprostřední budoucnosti. Budoucnosti, kterou se snaží realizovat vědecké týmy z různých koutů světa.

Jednou z nich je i laboratoř Charlese Sykese z Tuftovy univerzity v americkém státě Massachusetts. Jeho tým přišel s nápadem, jak do světa malých rozměrů, dnes označovaného populárním výrazem "nano", přivést elektrický proud.

V časopise Nature Nanotechnology vydal článek, který ohlašuje vytvoření elektrického motoru tvořeného jednou molekulou (dostupný je zde, v plné verzi jen placený).

Den, kdy nám přišel elektrický proud

Sykesova skupina je první, která mikroskopický svět dokázala elektrifikovat i do tak malých rozměrů. Jiní vědci už sestavili i jiné zdroje energie pro "nanoboty", poháněné světlem nebo chemickou reakcí. Elektrický pohon zatím ve škále možností chyběl.

Nový motor tvoří molekula složená z organických složek (tedy sloučenin uhlíku) a s atomem síry (C5H12S). Když se tato molekula přichytí na kovový podklad, vazba mezi kovem a sírou funguje jako jakýsi čep, na kterém se zbytek molekuly otáčí. Princip motoru je tedy relativně jednoduchý.

Ovšem uvést motor do pohybu a přesvědčit svět o tom, že jste to skutečně dokázali, už nejde bez pořádného vybavení. Vyžadovalo to elektronový mikroskop (tzv. řádkovací tunelový mikroskop), tedy zařízení za miliony, které zabere jednu menší místnost.

Hrot mikroskopu, široký jenom několik atomů, posloužil jako jedna elektroda pro motor (druhá byla kovová destička, ke které je molekula připevněná) a zároveň k zobrazování motoru v pohybu.

Při pokusech se motor točil tempem zhruba padesát otoček za vteřinu. Podle autorů by mohl dosahovat i rychlejších otáček, stačilo by jen zvýšit množství dodávané energie. Vědci použili proud jen několik pikoampér, aby se motor netočil příliš rychle a elektronový mikroskop mohl pohyb zachytit.

Stroj už je přihlášený do Guinessovy knihy rekordů a čeká se na potvrzení prvenství. Neměl by v tom být problém. Předchozí nejmenší elektrický motor měl rozměry mnohonásobně větší, měřil zhruba 200 nanometrů. Proti tomu molekula použitá novým týmem měřila jenom několik nanometrů.

V dobrém i zlém se musí čekat

Stroj zatím není ani zdaleka připraven vtrhnout do našich životů. Jde o laboratorní práci, která probíhala při teplotách méně než -260 stupňů Celsia se špičkovým vybavením. Časem by se to mohlo změnit, ale zřejmě to nebude brzy. V nanorozměrech zatím nejsme tak doma, abychom pomýšleli na vytváření komplikovanějších pohyblivých strojů.

"Blíže nasazení budou nejspíše nanoaktuátory, které se natahují a smršťují například při průtoku proudu," říká Otakar Frank z Ústavu fyzikální chemie Jaroslava Heyrovského Akademie věd v Praze. Může jít o jednotlivé molekuly nebo uhlíkaté nanotrubičky, které by se časem mohly používat jako jakési umělé svaly.

Do praxe se dostaly (nebo postupně dostávají) zatím jednodušší "nanoaplikace". Především jsou to nepohyblivé nanostruktury, které mají unikátní vlastnosti jen díky svému tvaru a rozměrům. I jejich výroba ve větším měřítku je technologicky náročná. Výrobců některých typů nanomateriálů je nedostatek a dostupnost v mnoha případech omezená.

"My jsme například několikrát vykoupili v podstatě veškeré evropské zásoby materiálu, který potřebujeme do našeho přípravku," říká Pavel Štefl z malé české vývojářské firmy Advanced Materials. Společnost vyrábí spolu s firmou Colorlak, která má licenci pro český a slovenský trh, "samočisticí" nátěr s částicemi oxidu titaničitého (mezi nanomateriály jeden z těch běžnějších).

Výroba konkrétních nanočástic částic je přitom už poměrně zažitá. Průmyslová produkce ještě komplikovanějších nanosoučástek je zatím jenom sen. Neviditelní roboti tedy zatím na dveře neklepou. Ale až se tak stane, jejich možnosti mohou být skutečně pestré. Charles Sykes a spol. nám předvedli, že fantazii se meze nekladou.

Témata: Robot

Nejčtenější

Kolem právě prolétli mimozemšťané, říkají vědci. Vyvrátit jim to nelze

Rekonstrukce možné podoby planetky 1I/2017 U1 (‘Oumuamua) na základě údajů...

První objekt od jiné hvězdy zachycený pozemskými teleskopy by podle naměřených parametrů mohl být sluneční plachetnicí,...

Vyšší lidé trpí častěji řadou rakovin. Důvod je zřejmě zcela triviální

Kolorovaný snímek rakovinových buněk z elektronového mikroskopu

Pravděpodobnost vzniku rakoviny je větší u lidí vyššího vzrůstu. A to zřejmě proto, že mají v těle více buněk,...

Republikáni přebarvili USA pomocí chytrého plánu. Nenápadně a legálně

Jak se republikánům podařilo přebarvit mapu USA na červeno...

Přestože voličů demokratů je v USA už deset let více, republikánská strana má většinu v obou komorách parlamentu. Za...

Konec dvojích cen. Evropské e-shopy už Čechům nebudou účtovat přirážku

Ilustrační snímek

Na začátku prosince začne platit nařízení Evropské unie, které zakazuje internetovým obchodům považovat zákazníka z...

Okřídlení géniové. Vrány si při pokusu zvládly vyrobit složené nástroje

Vrány se ukazují jako stále chytřejší a chytřejší.

Nový experiment naznačuje, že bychom měli přehodnotit rčení chytrý jako liška na chytrý jako vrána. Skupina...

Další z rubriky

Dvě ledové kry fascinují celý svět pravými úhly, ale jsou úplně obyčejné

„Pravoúhlý ledovec“

Americká agentura NASA natočila ledovou kru, která na první pohled zaujme obdélníkovými rysy. Přestože uchvátila široké...

Kolem právě prolétli mimozemšťané, říkají vědci. Vyvrátit jim to nelze

Rekonstrukce možné podoby planetky 1I/2017 U1 (‘Oumuamua) na základě údajů...

První objekt od jiné hvězdy zachycený pozemskými teleskopy by podle naměřených parametrů mohl být sluneční plachetnicí,...

Afrika do Evropy narazí, shodují se vědci. Budoucnost však zůstává záhadou

Předpověď budoucího pohybu kontinentů Christophera Scoteseho.

Zatímco rekonstrukce minulosti pohybu kontinentů je skutečná věda, jejich predikce je spíše koníček či spekulace....

Najdete na iDNES.cz