Nanotechnologie english version
  Hlavní menu
  Odborná spolupráce




  Dopisovatelé
  Doporučujeme





 

V kvantovém světě jsou dvě nohy rychlejší než čtyři
Vydáno dne 01. 10. 2010 (2810 přečtení)

Molekulární stroje by mohly být schopné kvantového mechanického tunelování - něco co se dá spatřit u velmi malých částic jako jsou elektrony a atomy. Tímto se zabývají badatelé na Universitě v Kalifornii, kteří vytvořili a studují „dvounohé“ a čtyřnohé“ nanostroje.

Tunelový jev nebyl prozatím u tak velkých zařízení pozorován, a je zásadním vybočením z mechaniky makrosvěta. To také znamená, že takové stroje se mohou pohybovat mnohem rychleji než se očekávalo.

Molekulární stroje se nacházejí všude v biologii. Například, žaludeční kyselina je produkována protonovým čerpadlem v buňkách, které vyplňují stěny žaludku. A v každé buňce těla, proteiny jsou na místo, kde jsou potřebné, přesouvány pomocí kinetických motorů.

Za účelem pochopení základních pravidel týkajících se přírodních molekulárních strojů, badatelé vyrobili malé snadno pozorovatelné molekuly, které, když jsou umístěny na rovném měděném povrchu ve vakuu, mohou „chodit“ a „nosit“ náklad.

Před dvěma lety bylo zjištěno, že antrachinon (velmi běžná molekula, která se například používá ve velkém množství při zpracování celulózy) může „chodit“ po měděném povrchu po přímé lince.
To bylo důležité zjištění samo o sobě, protože normální molekuly mají sklon pohybovat se náhodně všemi směry. Kromě toho, antrachinon může vázat molekuly kysličníku uhličitého na jeho dva atomy kyslíku neboli „nohy“, a „při chůzi“ sunout tento náklad dále. Badatelé byli však zmatení, proč se molekuly pohybují tak rychle.

Výzkum se následně zabýval pentacenetetronem - další široce dostupnou molekulou, která nemá dvě kyslíkové „nohy“ jako antrachinon, nýbrž čtyři. K překvapení vědců, se tato „ čtyřnohá“ molekula pohybuje jako kůň. Obě nohy na jedné straně molekuly se hýbou společně, následované dvěma nohama na straně druhé Jenže - milionkrát pomaleji než „dvojnohý“ antrachinon.

Tento obrovský rozdíl v rychlosti je patrně způsoben tím, že části dvojnohého antrachinonu jednoduše tunelují skrz překážky (například zvrásněný a nerovný povrch) spíše, než aby je „přelézaly“. Přestože čtyřnohá molekula může koordinovat svá čtyři „kopyta“ tak, že kráčí vpřed, nemůže koordinovat obě nohy tak, aby razily tunel napříč překážkou ve stejném čase. To znamená, že molekula potřebuje pohybovat svými „kyslíkovými nohami“ tradičním způsobem - přes překážky.
„Dvounohá molekula je milionkrát rychlejší, protože jí stačí hýbat se jednou nohou ve stejnou dobu“. Jedna noha začne razit tunel vpřed kdykoliv a úspěšně.

Toto zásadní zjištění odpovídá mechanice makrosvěta, avšak díky tunelovému jevu se značně zvyšuje rychlost pohybu. Lze to přirovnat k jízdě na hrbolaté cestě, kdy kola vozu jedou skrz hrboly spíše než nad nimi. Kvantový mechanizmus umožňuje takové chování u velmi lehkých částic, jako jsou elektrony a vodíkové atomy ale je otázkou zda se může také týkat velkých molekul jako je antrachinon.
Tým však plánuje vyrobit delší molekuly, spíše „stonožky než koně“, které by bylo možné i řídit - světlem.

Umělé molekulární stroje jako tyto se mohou uplatnit v mikroelektronice, například v datových pamětech, nebo v medicíně.
Využití prozatím zůstává na poli výzkumu, praktický výstup vědci odhadují za 10 let.


Celá tisková zpráva | Informační e-mail Vytisknout článek

  Přečtěte si
Průvodce systémem veřejné podpory výzkumu a vývoje v ČR 2010.bmp

Skripta Nanotechnologie-p.Hosek

Průvodce 2009

Nanotechnologie2008

Mikroskopie skenující sondou

Inovace pro zítřejší svět

Strategie

Nanotechnologie

Bionanotechnologie

Konvergující technologie

Ekonomický rozvoj nanotechnologie


Další informace: Reklama Provozní podmínky Napište nám    Správce: © 2007 TANGER computersystems s.r.o.