Die kleinste motor in die wêreld

'n ondersoek span het 'n molekulêre motor wat bestaan ​​uit slegs 16 atome en roteer betroubaar in een rigting ontwikkel. Dit kan energie oes laat by die atoom vlak. Die spesiale kenmerk van die motor is dat dit beweeg presies op die grens tussen klassieke beweging en kwantum tunneling - en het aan die lig gebring verwarrend verskynsels aan navorsers in die kwantum realm.

In beginsel, 'n molekulêre masjien funksies in 'n soortgelyke manier om sy eweknie in die makro wêreld: dit vat energie in 'n gerigte beweging. Soos molekulêre motors bestaan ​​ook in die natuur, byvoorbeeld in die vorm van myosins. Myosins is motor proteïene wat 'n belangrike rol in lewende organismes in die inkrimping van spiere en die vervoer van ander molekules tussen selle speel.

Energie oes op die nanoskaal

Soos 'n grootskaalse motor, die 16 atoom motor bestaan ​​uit 'n stator en 'n rotor, dit wil sê 'n vaste en 'n bewegende deel. Die rotor roteer op die oppervlak van die stator (sien foto). Dit kan opneem ses verskillende posisies. "Vir 'n motor om werklik nuttige werk te doen, is dit noodsaaklik dat die stator kan die rotor om te beweeg in net een rigting," verduidelik Gröning.

Sedert die energie wat die motor dryf kan kom uit 'n ewekansige rigting, moet die motor self die rigting van rotasie met behulp van 'n ratcheting skema bepaal. Maar die atoom motor bedryf teenoorgestelde van wat gebeur met 'n ratel in die makroskopiese wêreld met sy asymmetrisch getande rat wiel: Terwyl die klink op 'n ratel beweeg op die plat kant en slotte in die rigting van die steil rand, die atoom variant minder vereis energie om te beweeg van die steil rand van die rat wiel as dit nie by die plat kant. Die beweging in die gewone "blokkeer rigting 'word dus verkies en die beweging in' loop rigting 'veel minder geneig. So het die beweging is feitlik net moontlik in een rigting.

Die navorsers het hierdie "omgekeerde" ratel beginsel in 'n minimale variant geïmplementeer deur die gebruik van 'n stator met 'n basies driehoekige struktuur wat bestaan ​​uit ses palladium en ses gallium atome. Die truuk is dat hierdie struktuur is rotasioneel simmetries, maar nie spieël-simmetriese.

advertensie

bron: Swiss Federal Laboratories for Materials Science and Technology (EMPA). "The smallest motor in the world: On the trail of enigmatic quantum phenomena." ScienceDaily. ScienceDaily, 16 June 2020. <www.sciencedaily.com/releases/2020/06/200616135807.htm>.