Vědci vytvořili ze šestnácti atomů nejmenší motor na světě

Švýcarští vědci z Empa a EPFL stvořili pravděpodobně nejmenší motor, který byl kdy vyroben. Skládá se z pouhých 16 atomů a při své velikosti pracuje na hranici klasické fyziky a kvantové mechaniky. Svou práci publikovali v časopise Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).

Podobně jako jeho "makro" příbuzní, je nano-motor tvořen svou pohyblivou částí, tedy rotorem a pevným statorem. Tím je v tomto případě shluk šesti atomů palladia a šesti atomů gallia uspořádaných do trojúhelníkového tvaru. Jeho střed vyplňuje rotující jednotka tvořená molekulou acetylenu, která se na povrchu statoru otáčí. Celý motor měří méně než nanometr.

Pravděpodobně vás napadá, co takový "stroj" pohání. Miniaturnímu motoru je palivem buď tepelná nebo elektrická energie. Ukázalo se, že elektrický pohon je výrazně účinnější - při pohonu elektronovým mikroskopem se rotor točil v jednom směru s 99% stabilitou. Tepelná energie byla oproti tomu mnohem méně spolehlivá. Například při pokojové teplotě vědci zjistili, že se rotor náhodně otáčí opačným směrem. Výzkumný tým prohlašuje, že pohon pomocí elektrického proudu je výrazně praktičtější, než v případě předchozích molekulárních motorů.

Další otázku, kterou výzkum vyvolává, je samotné využití. Vědci tvrdí, že by jejich motor mohl být použit k pohonu miniaturních strojů, ale i pro výrobu energie v nanoměřítku. Velmi přínosný by mohl být také pro studium kvantových jevů.

Poměrně zvláštní je totiž práce motoru i při zcela nízkých impulzech elektrické energie. Je to v zásadě podobné, jako byste při jízdě na kole překonali vrchol kopce zcela bez šlapání. Molekulární motor se chová podobně. Tento děj je v kvantové mechanice znám jako tunelový jev. Tuto aplikaci potvrdil vedoucí pracovník výzkumu, Oliver Gröning, který hodlá motor využít pro hlubší studium právě kvantového tunelování.

Originální publikace: https://www.pnas.org/content/early/2020/06/12/1918654117

Zdroj: PNAS, zdroj titulního obrázku: Empa