Наприкінці 1800-х років у Франції відбулася перша в світі змагання з мотоциклів, і тепер країна поставить підґрунтя для наступної революції в автомобільному спорті: першої в історії гонки "нанокар".
28 квітня в Національному центрі наукових досліджень (CNRS) в Тулузі чотири команди змагатимуться з крихітними транспортними засобами. Змагання будуть транслюватися в прямому ефірі на YouTube для любителів як автоспорту, так і передової науки.
Крім вистави на видовище, змагання спрямовані на демонстрацію зростаючих можливостей так званих молекулярних машин. Три європейські вчені виграли Нобелівську премію з хімії за 2016 рік за демонстрацію здатності проектувати та створювати пристрої на молекулярному рівні, які працюють як традиційні машини, перетворюючи вхідну енергію в механічну роботу.
Кілька з нанокарів, що беруть участь у гонці, мають схожу компоновку із звичайними конструкціями автомобілів, але інші імітують рух речей настільки ж різноманітні, як гусениці, повітряні судна та вітряні млини. Крістіан Йоахім, старший науковий співробітник CNRS та директор гонки NanoCar, розповів Live Science, що організатори прагнули підтримувати інноваційний дух раннього автоспорту.
"У 1894 році між Парижем та Руаном була організована перша в світі автомобільна гонка, і якщо уважно подивитись, вони вирішили в той час зберегти всі види приводу", - сказав він. "У нашій конкуренції три машини з трьох різних команд мають колеса, шасі, подібні речі. Три - це нічого подібного. Ми спеціально прийняли велику варіацію молекулярних конструкцій, щоб спробувати зрозуміти, що найкраще працює".
Забіг став можливим завдяки унікальному скануючому тунельному мікроскопу (STM). STM дозволяє дослідникам зображувати та маніпулювати окремими атомами за допомогою надтонкого металевого наконечника, але пристрій, розміщений у CNRS, має чотири підказки, що дозволяє чотирьом різним користувачам одночасно працювати на одній поверхні.
Ці поради будуть використані для доставки крихітних електричних імпульсів до транспортних засобів - кожен з яких складається всього з декількох сотень атомів - для живлення їх навколо іподрому з атомів золота. Йоахім сказав, що хімічна структура кожного нанокарду була спеціально розроблена таким чином, щоб енергія цих імпульсів просувала його вперед.
Ідея змагань виникла в 2013 році, але організаторам знадобилося більше трьох років, щоб розробити іподроми, адаптувати STM для гонки та команди, щоб розробити свої нанокарти.
Спочатку дев'ять команд подали заявку на участь, а шість були відібрані для переходу до фінальних етапів гонки. У день зможуть взяти участь лише чотири нанокарти, тож найкраще підготовлені команди будуть обрані незадовго до початку змагань, повідомляють організатори гонки. На відміну від інших змагань з мотоспорту, для команд немає грошових призів; дослідники просто борються за трофей і вихваляються права.
Технологія в основі гонки має потенційно трансформаційні застосування в галузях, починаючи від медицини до мікроелектроніки. Досягнення електроніки традиційно спиралися на постійно зростаючу мініатюризацію таких компонентів, як транзистори, сказав Йоахім, і для продовження цієї тенденції в кінцевому підсумку буде потрібна можливість побудувати пристрої з атома.
Ця технологічна реальність може бути далекою, і важко передбачити кінцевий потенціал молекулярних машин, але гонка допоможе відповісти на важливі питання щодо їх стійкості до стійких імпульсів від STM та можливості координувати кілька пристроїв на одних і тих же поверхні, додав Йоахім.
"Одне заняття, яке ми засвоїмо, буде, чи ми можемо насправді поставити чотири різні молекули на одну і ту ж поверхню і прогнати їх по одній поверхні?" він сказав. "Це ще ніколи не робилося, тому ми вивчимо техніку, програмне забезпечення, технологію, яка дозволяє нам це робити".
