Созданы высокоэффективные световые наномоторы

ТАСС, 26 апреля. Нобелевский лауреат Бен Феринга и его коллеги в десятки раз повысили КПД работы ранее созданных ими световых наномоторов в результате внесения очень небольших химических модификаций в их структуру. Об этом в пятницу сообщила пресс-служба Гронингенского университета (RUG).

"Прошлые варианты световых наномоторов были очень быстрыми, однако при этом они конвертировали лишь 2% поглощаемых ими частиц света во вращательное движение. Мы долгое время "вслепую" работали над повышением этого показателя, и в конечном итоге нам удалось случайно открыть метод, который резко повысил КПД этих наноустройств", - пояснил научный сотрудник Австрийского института науки и технологий Шэн Цзиньюй, чьи слова приводит пресс-служба RUG.

Ученые, работавшие под руководством Феринги, совершили это открытие при изучении того, как меняется работа световых наномоторов, созданных европейскими химиками еще в прошлом десятилетии, меняется при внесении небольших модификаций в их структуру. Эти наноустройства состоят из двух "склеенных" зеркальных молекул ароматических углеводородов, способных поглощать фотоны.

Когда частица света сталкивается с одной из половин наномотора, его энергия разрывает непрочные водородные связи, соединяющие периферийные участки этих молекул. В результате этого они начинают вращаться вокруг своеобразной "оси", набора из прочных химических связей, соединяющих центральную часть мотора. Ученые обнаружили, что вероятность запуска этого вращения можно значительно повысить, если присоединить к каждой из половин мотора простейший альдегид, молекулу CHO.

Внесение подобной модификации, как обнаружили химики, примерно в 14 раз снизило вероятность того, что каждая последующая частица света заставит наномотор крутиться в неправильном направлении. Это в десятки раз повысило КПД этого наноустройства и впервые позволило ученым синхронизировать вращение большого числа наномоторов, присутствующих в одной и той же среде.

В качестве демонстрации этого химики использовали новую версию наномоторов для создания аналога ЖК-дисплея, положением жидких кристаллов и формированием изображения в котором управляли не электрические поля, а световые импульсы. Схожим образом наномоторы можно использовать и для создания других сложных приборов, в которых необходимо преобразовать свет в механическую энергию, подытожили ученые.

О наномоторах

За последние десять лет ученые создали десятки различных молекулярных наномашин, в том числе щипцы, системы точечной доставки лекарств и даже примитивные компьютеры и роботы-"трансформеры". Быстрый прогресс в этой области привел к тому, что в 2016 году Нобелевская премия по химии была присуждена Бену Феринге, Фрейзеру Стоддарту и Жану-Пьеру Соважу за разработку и синтез молекулярных машин.

Их дальнейшая разработка осложнена тем, что сложность сборки больших наноструктур растет очень быстро, а внесение изменений в их устройство и управление их работой оказались еще более сложными задачами. Еще одним препятствием для создания и использования полноценных нанороботов является то, что пока исследователям не удалось создать надежные и предсказуемо работающие наномоторы.