Создан первый электромеханический наномотор

"Без сомнения, нанометровые электромеханические приводы и моторы обладают огромным потенциалом, но определить, когда они реально будут созданы, пока трудно, - сообщил один из разработчиков наноустройства Алекс Зеттл (Alex Zettl). - Многие разработчики микроэлектромеханических систем, так называемых MEMS, были бы очень рады использовать наноподшипники, наномоторы и наноприводы в своих системах более крупного порядка - ведь они сталкиваются с проблемой отсутствия высококачественных материалов с низкой силой трения, способных эффективно работать в таком масштабе".

Компоненты разработанного в Беркли устройства интегрированы в кремниевый чип. Вал ротора, каковым является нанотрубка, расположен между двумя электропроводящими опорами. Пластина самого ротора окружена тремя жестко закрепленными электродами - статорами. Прикладывая напряжение до пяти вольт между ротором и статорами, можно регулировать положение роторной пластинки, также как и скорость и направление вращения пластины. При этом нанотрубка служит одновременно валом и проводником тока для подачи потенциала на ротор. Для снижения трения на валу и обеспечения возможности вращения ротора на все 360 градусов внешняя поверхность нанотрубки была предварительно "отполирована и выпрямлена", для чего между ней и статором было приложено очень большое напряжение - около 80 вольт (при этом поверхностный слой нанотрубки был удален).

"Наши наноустройства имеют многочисленные преимущества перед молекулярными моторами, уже известными в биологии, - утверждает г-н Зеттл. - Несмотря на чрезвычайно интересные механизмы, использованные природой при создании различного рода линейных и ротационных молекулярных моторов (т.е. моторов наномасштабов), таких, как кинезин, ATФ-синтетаза, флагеллярные моторы у бактерий, применение этих механизмов очень узкоспецифично. Они не могут работать в широком диапазоне температур, нуждаются в водной среде со строго определенным химическим составом и к тому же работают очень медленно - пределом для них являются килогерцовые частоты". В то же время механические наномоторы вполне могли бы работать, по мнению создателей, при температурах от криогенных до сотен градусов Цельсия, в вакууме и жидких средах, а также в очень широком диапазоне частот - от нескольких герц по сотен мегагерц. Несмотря на то, что в некоторых видах приложений биомоторы кажутся более предпочтительными, механические наномоторы позволят значительно расширить сферу применения наноустройств. Пластина ротора может служить, например, зеркалом для оптических переключателей, либо может использоваться для перемешивания жидкостей.

Источник: по материалам Physics Web.