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

Dětem škodí obrazovky a displeje. Ale jinak, než si rodiče obvykle myslí

Jak všudypřítomné displeje ovlivňují výchovu dětí? (ilustrační fotografie)

Světová zdravotnická organizace vydala nová doporučení ohledně aktivit vhodných pro malé děti. Nejvíce pozornosti si...

Třímachový zabiják letadlových lodí Suchoj T-4 byl velkým žroutem rublů

Suchoj T-4

Historie letectví se pozoruhodnými stroji jenom hemží. Jedním takovým byl i sovětský bombardér Suchoj T-4. Vznikl pouze...

Poslední vrtulník. Začíná předehra zcela zapomenuté letecké tragédie

Reklama NYA zvoucí k cestování v proudové době.

Byla to budova, kterou by někteří obyvatelé New Yorku nejraději hned po dokončení nechali zdemolovat. Místní bar s...

Aktualizujte si WhatsApp. Kvůli chybě vás mohli útočníci odposlouchávat

Aplikace WhatsApp (ilustrační obrázek)

Nový trik využívající chybu v komunikační aplikaci WhatsApp umožnil na základě zmeškaného hovoru nainstalovat do...

Statisíce posluchačů přišly o svá internetová rádia, náprava je pomalá

DAB rádio Pure Oasis Flow

Mnoha posluchačům internetových rádií zmizely předvolené stanice i jimi přidané streamy. Největší výrobce čipů pro...

Další z rubriky

Dětem škodí obrazovky a displeje. Ale jinak, než si rodiče obvykle myslí

Jak všudypřítomné displeje ovlivňují výchovu dětí? (ilustrační fotografie)

Světová zdravotnická organizace vydala nová doporučení ohledně aktivit vhodných pro malé děti. Nejvíce pozornosti si...

Obraz Mony Lizy Leonardo nikdy nedal zákazníkovi, řekl host Rozstřelu

Historik umění Martin Zlatohlávek v diskusním pořadu Rozstřel. (6. května 2019)

Neuvěřitelně bohatých 67 let života prožil vědec, vynálezce a v neposlední řadě i umělec Leonardo da Vinci. O jeho...

Ryby vidí tmu jinak. Český objev z hloubi moří se dostane do učebnic

Beztrnovka stříbřitá má na poměry hlubokomořských tvorů poměrně nenápadný...

Bioložka Zuzana Musilová z Přírodovědecké fakulty se s kolegy „potopila“ do oblasti, která je Čechům obvykle vzdálená:...

České ženy jsou na rodičovské nejdéle, návrat do práce mají nejtěžší
České ženy jsou na rodičovské nejdéle, návrat do práce mají nejtěžší

V Česku máme jednu z nejdelších rodičovských vůbec. Matky dvou dětí stráví doma průměrně 6–8 let, přestože by se mnohdy chtěly vrátit do práce dříve. Jaké jsou u nás rozdíly v rodičovské oproti ostatním evropským zemím?

Najdete na iDNES.cz