Квантовые наномоторы изобрели американские физики
Американские физики разработали конструкцию наномоторов. Сверхминиатюрные вращающиеся механизмы используют туннельный эффект - квантовомеханическое явление, которое, предположительно, ответственно и за работу природных наномоторов у бактерий и одноклеточных животных. Экспериментальное подтверждение выводов, опубликованных в журнале Physical Review Letters, пока не получено, но ученые утверждают, что, как минимум, их статья описывает работу природных наномашин.
Туннельный эффект, который лежит в основе работы предложенного механизма, является одним из характерных для квантовых масштабов явлений. Когда в классической механике движущаяся частица попадает в некоторое препятствующее ее движению силовое поле (например катящийся по изогнутому желобу шарик встречает подьем), то она, при недостаточной энергии, останавливается и начинает движение в обратном направлении. Это поведение привычно, но лишь в повседневных масштабах - натолкнувшийся на электромагнитное поле (создаваемое, например, молекулой белка) электрон уже имеет некоторые шансы проскочить даже через то поле, которое было бы непроницаемым для классической частицы.
Природный наномотор в вирусе phi29. Изображение университета Пердью, www.purdue.edu.
За счет подобного просачивания, или "туннелирования", частиц через непроницаемое в классической механике препятствие возникают различные интересные эффекты. Из прочно скрепленных ядерными силами ядер урана могут вылетать (протуннелировав через соединяющее протоны и нейтроны поле) альфа-частицы, а в ходе термоядерной реакции отталкивающие друг друга электростатическими силами ядра атомов, напротив, могут подойти на достаточное для реакции расстояние также благодаря "просачиванию" через электромагнитный барьер.
В предлагаемом физиками наномоторе в роли ротора выступает углеродная нанотрубка с приделанными к ней проводящими выступами. Именно на них переходит за счет туннельного эффекта электрон с подходящих к наномотору неподвижных электродов. Его заряд заставляет "ротор" совершить поворот на определенный угол - для туннелирования электрона со следующего электрода и повтора цикла. Как утверждается в пресс-релизе института Форсайта, в перспективе такие моторы окажутся даже эффективнее биологических аналогов и, возможно, в ближайшее время будут созданы и первые экспериментальные образцы.
По информации lenta.ru