Швейцарцы примут участие в гонке наномашин | Les Suisses participeront à une course des nanovoitures

Если проявить хоть немного фантазии, то в новом «средстве передвижения» можно действительно различить очертания болида с огромными колесами сзади и одним маленьким спереди. Конечно, на таком авто далеко не уедешь, но ученые на это и не рассчитывают – в дальнейшем они надеются найти ему применение в более серьезных областях. Длина не видимого невооруженным глазом автомобиля, управлять которым учатся в настоящее время исследователи Реми Паулак и Тобиас Мейер с отделения физики Базельского университета, в 5000 меньше толщины волоса.

Параллельно испытания своих «суперкаров» проводят исследователи Центра разработки материалов и структурных исследований (Франция), Дрезденского технического университета (Германия), Международного центра наноархитектоники материалов (Япония), Университета Огайо (США), а также Университета Райса (США) совместно с коллегами из Грацского университета имени Карла и Франца (Австрия).

Скоростной маршрут будет расположен на золотой пластинке диаметром несколько миллиметров, и «машинкам» придется преодолеть до финиша около 100 нанометров, или десятимиллионную часть метра.

Чтобы видеть свое детище, базельские ученые используют сканирующий туннельный микроскоп, способный увеличивать изображение в несколько миллиардов раз. На маленьком «полигоне», по которому ездит машина-молекула, царит необходимая температура -268°C, что немного выше температуры открытого космоса, или абсолютного нуля (-273,15°C). Кроме того, для проведения испытаний создан вакуум, «более совершенный, чем в некоторых частях космоса», - отметил Реми Паулак в интервью газете Le Temps. Интересно, что главное для исследователей – не столько скорость «авто», сколько контроль над его траекторией. Во время заездов в Центре разработки материалов и структурных исследований (CEMES) в Тулузе для наномашин будут созданы аналогичные условия.

Необходимость вакуума легко объясняется тем, что мельчайшая пыль или капелька помешали бы наблюдениям через микроскоп. Кроме того, попади на «трассу» пыль, и на очистку и воссоздание пустоты потребовалось бы две недели. «Этими инструментами трудно овладеть, но это – часть нашей работы в Базеле», - добавил Реми Паулак.

Сколько же времени понадобится гоночным молекулам, чтобы, «визжа дымящимися покрышками», примчаться на финиш? Ни много ни мало 38 часов, а в качестве движущей силы будет использоваться электричество. Чтобы придать драгстеру ускорение, ток по соседству с ним будет «впрыскивать» вольфрамовая «игла», окончание которой состоит всего из одного атома. Проблема лишь в том, что энергия, сообщаемая электричеством, движет молекулу в произвольном направлении, и только «постепенно улучшая условия эксперимента, нам удастся контролировать ее траекторию», - подчеркнул Тобиас Мейер.

Создать молекулу физикам помогли их коллеги из группы химических исследований Базельского университета под руководством профессора Катрин Хаузекрофт. Треугольная структура молекулы проста и включает несколько десятков атомов углерода, водорода и три атома азота. Она как раз обладает свойствами, которые необходимы для будущей машины: не соединяется с другими и может скользить по атомам золота. Кроме удовольствия от возможной победы, детище исследователей может оказаться полезным в создании новых материалов, в частности, электрических компонентов на молекулярном уровне.

Любопытно, что перед началом соревнований организаторам предстоит определить температурный диапазон вакуума, в котором будут проходить заезды, так как машины соперников имеют разный молекулярный вес, отмечается на сайте CEMES. Микроскопы, через которые водители будут видеть свои болиды, способны передавать изображение с разрешением в 2 пикометра, или 2 триллионные доли метра.

Глава отделения физики Базельского университета Эрнст Мейер подчеркнул, что его коллеги приняли настоящий научный вызов, а результаты, которые может дать эксперимент, простираются далеко за пределы микроскопии.