Een internationaal team van wetenschappers heeft moleculaire motoren ontwikkeld die kunnen communiceren en hun bewegingen synchroniseren.

Het team, onder leiding van natuurkundige Saw-Wai Hla van de Universiteit van Ohio, publiceerde vandaag een Advanced Online Publication in het tijdschrift Natuur Nanotechnologie wat aantoont dat wetenschappers de gecoördineerde bewegingen van kleine machines op nanoschaal kunnen controleren. Het onderzoek heeft implicaties voor de toekomstige ontwikkeling van technologieën die kunnen worden gebruikt in computers, fotonica en elektronica, evenals nieuwe apparaten op nanoschaal.

"Ons doel is om natuurlijke biologische machines na te bootsen door synthetische machines te maken die we kunnen besturen, " zei Hla, hoogleraar natuurkunde en sterrenkunde.

Hla's team observeerde tot 500 moleculaire motoren tegelijkertijd in dezelfde richting toen de wetenschappers 1 volt energie toepasten door de punt van een scanning tunneling microscoop. Bij lagere energieniveaus, de motoren draaiden ook, maar in verschillende richtingen. Echter, deze beweging was niet willekeurig, maar vertoonde patronen van coördinatie, zei Hla.

In het experiment, wetenschappers observeerden de gesynchroniseerde bewegingen bij min 316 graden Fahrenheit.

De motoren hebben twee dekken:het bovendek is de rotor en het benedendek is de stator, die acht zwavelatomen heeft die fungeren als atomaire lijm om aan oppervlakken van goud of koper te kleven. De roterende en stationaire dekken zijn verbonden met een atoom van europium dat dienst doet als atoomkogellager.

Wetenschappers van CEMES/CNRS in Frankrijk hebben de moleculaire motoren gesynthetiseerd, waaronder een dipool in de rotorarmen, wat betekent dat ze een positieve en een negatieve kant hebben. Dankzij deze unieke functie kunnen de afzonderlijke motoren communiceren en hun bewegingen coördineren, Hla's team gevonden.

In aanvulling, de wetenschappers ontdekten dat een zeshoekige opstelling van de motoren de sleutel is voor de synchronisatie, omdat het de motoren in staat stelt om effectief te communiceren.

De moleculaire motoren creëren een ferro-elektrisch systeem, wat een gewaardeerde eigenschap is van materialen die in verschillende elektronische apparaten worden gebruikt, voegde Hla toe.

De nanomotoren zijn zo klein dat wetenschappers er 44, 000 miljard van hen in een vierkante oppervlakte van 1 centimeter.

"Een van de doelen van nanotechnologie is het samenbrengen van miljarden nanomachines verpakt in een klein gebied dat op een gesynchroniseerde manier kan worden bediend om informatie te transporteren of om energie coherent over te dragen naar meerdere bestemmingen binnen nanometerbereik, ' legde Hla uit.