В края на 1800 г. Франция беше домакин на първото в света състезателно мото състезание, а сега страната ще постави основата за следващата революция в моторните спортове: първата в историята надпревара с „нанокар“.
Четири екипа ще се състезават с миниатюрни превозни средства, направени от една молекула, в Националния център за научни изследвания (CNRS) в Тулуза на 28 април. Състезанието ще се излъчва на живо в YouTube за фенове както на моторните спортове, така и на авангардната наука.
Освен да постави спектакъл, конкуренцията е насочена към демонстриране на нарастващите възможности на така наречените молекулярни машини. Трима европейски учени спечелиха Нобеловата награда за химия за 2016 г. за демонстриране на способността за проектиране и изграждане на устройства на молекулярно ниво, които работят като традиционните машини чрез преобразуване на входящата енергия в механична работа.
Няколко от нанокарите, участващи в състезанието, имат подобно оформление на конвенционалните автомобилни дизайни, но други имитират движението на неща, толкова разнообразни, колкото гъсеници, ховърплафт и вятърни мелници. Кристиан Йоахим, старши изследовател в CNRS и директор на състезанието NanoCar, каза на Live Science, че организаторите имат желание да поддържат иновативния дух на ранните моторни спортове.
"През 1894 г. се организира първото автомобилно състезание между Париж и Руан и ако погледнете внимателно, решиха по това време да запазят всякакви задвижвания", каза той. "В нашата конкуренция три автомобила от три различни отбора имат колела, шаси, такива неща. Три не са нищо подобно. Ние нарочно приехме голяма вариация на молекулярните дизайни, за да се опитаме да разберем какво работи най-добре."
Състезанието е възможно благодарение на единствен по рода си сканиращ тунелен микроскоп (STM). STM позволява на изследователите да изобразяват и манипулират отделни атоми, използвайки ултра фин метален накрайник, но устройството, поместено в CNRS, има четири съвета, което позволява на четири различни потребители да работят върху една и съща повърхност едновременно.
Тези съвети ще бъдат използвани за доставяне на малки електрически импулси до превозните средства - всяко от които се състои от само няколко стотин атома - за да ги захранват около писта, направена от златни атоми. Химическата структура на всеки нанокар е специално проектирана така, че енергията от тези импулси да го тласка напред, каза Йоахим.
Идеята за състезанието дойде през 2013 г., но отнеха повече от три години на организаторите да проектират състезателната писта, да адаптират STM за състезанието и отборите да проектират своите нанокарти.
Първоначално девет отбора кандидатстваха за участие, а шестима бяха избрани да продължат напред към финалните етапи на състезанието. Само четири нанокара ще могат да участват в деня, така че най-добре подготвените отбори ще бъдат избрани малко преди състезанието, според организаторите на състезанието. За разлика от други състезания по моторни спортове, за отборите няма залог; изследователите просто се борят за трофей и самохвалство.
Технологията в основата на състезанието има потенциално трансформативни приложения в области, вариращи от медицина до микроелектроника. Напредъкът в електрониката традиционно разчита на постоянно нарастващата миниатюризация на компоненти като транзистори, каза Йоахим и продължаването на тази тенденция в крайна сметка ще изисква способността да се конструират устройства атом по атом.
Тази технологична реалност може да е много далеч и е трудно да се предвиди крайният потенциал на молекулните машини, но състезанието ще помогне да се отговори на важни въпроси за тяхната устойчивост към устойчиви импулси от STM и възможността за координиране на множество устройства на едно и също повърхност, добави Йоахим.
"Един урок, който ще научим, ще бъде ли, можем ли наистина да поставим четири различни молекули на една и съща повърхност и да ги закараме на една и съща повърхност?" той каза. "Това никога досега не е правено, така че ще научим машината, софтуера, технологията, която ни позволява да правим това."
