Mikroskopijny wirnik

Mikroskopijny wirnik

Badacze z Uniwersytetu w Kolorado opracowali pierwszy, komputerowo wygenerowany model mikroskopijnego wirnika molekularnego budową przypominającego koło wodne. Wirnik porusza się w jednym kierunku z różnymi prędkościami jako odpowiedź na zmiany sił pola elektrycznego przyłożonego z zewnątrz.

Syntetyczna cząsteczka to oś z dwoma łopatkami przenoszącymi przeciwstawne ładunki elektryczne, zamontowana równolegle do podłoża wykonanego ze złota – wyjaśnił prof. Josef Michl z grupy naukowców.

Okazało się, że mikroskopijny wirnik – skonstruowany z kilkuset atomów – obraca się w danym kierunku przy wybranej częstotliwości przy wykorzystaniu oscylacyjnego pola elektrycznego skoncentrowanego w niewielkiej przestrzeni powyżej cząsteczki.

Wirniki takie jak ten mogą w przyszłości pełnić ważną rolę w nanotechnologii i być używane jako chemiczne czujniki, przełączniki telefonów komórkowych, miniaturowe pompy itp.

Prace nad mikrowirnikiem trwały już dawno, ale dopiero teraz okazało się, że mogą one być swobodnie sterowane poprzez przykładanie pola elektrycznego o określonych własnościach.

Urządzenie może poruszać się w trzech prędkościach poprzez regulowanie siły pola elektrycznego przy danej częstotliwości oscylacyjnej. Zachowanie się wirnika jest odpowiedzią na przyłożone pole elektryczne w opór tarcia podłoża wykonanego ze złota do którego przymocowane jest urządzenie.

Michl, który poprowadził zespół naukowców do wynalezienia mikrowirnika powiedział, że plany na przyszłość zakładają prace nad budową wersji z większymi łopatkami, a także napędzaną gazem lub cieczą. Ostatecznym celem będzie skonstruowanie wirnika napędzanego impulsami światła.

Michl potwierdził, że komputerowe modelowanie zachowania się mikroskopijnych wirników za pomocą szybkich komputerów zaoszczędziło mnóstwo czasu i pieniędzy podczas okresu badań. Modelowanie to pozwala odrzucić niezoptymalizowane konstrukcje, a skupić się na praktycznej budowie tych wersji, które podczas modelowania działały najlepiej.