צוות חוקרים מגרמניה הצליח ללכוד מולקולות דמויות מקל ברשת דו-מימדית באופן המוביל לקבלתם של מבני ננו-רוטורים.
צוות חוקרים מגרמניה הצליח ללכוד מולקולות דמויות מקל ברשת דו-מימדית באופן המוביל לקבלתם של מבני ננו-רוטורים.
הטבע עצמו מספק לנו מודל חיקוי עבור מערכות כאלו להתארגנות עצמית. בצורה זו חלבונים מקרבים את המגיבים הכימיים כך שתוכלנה להתרחש תגובות ביניהם – תגובות המתרחשות רק במצב של קירבה רבה. תכונות אלו מנוצלות בזרזים כימיים: מגיבים המצויים ע”ג משטח קטליטי “מוצאים” זה את זה על-פני המשטח המזרז את התגובה ביניהם. אולם, החזון להשתמש ביכולות התארגנות עצמית מעין אלו עבור יצירתם של ננו-מכונות עדיין מהווה חלום לעתיד.
הרוטורים שפותחו מהווים צעד חשוב בכיוון הנכון. בשלב הראשון, החוקרים סנתזו סריג ננומטרי נרחב באמצעות תגובה בין אטומי קובלט לבין מולקולות דמויות-מקל ע”ג משטח כסף. התוצאה שהתקבלה הייתה סריג דמוי-חלת דבש יציב מאוד בעל סדירות ומחזוריות גבוהות ביותר. בדומה לגרפן, החומר שעל גילויו הוענק פרס הנובל השנה, סריג זה הינו בעובי של אטום יחיד.
כאשר החוקרים הוסיפו עוד מולקולות של אבני-בניין, “המקלות” התקבצו באופן עצמאי, לרוב בקבוצות של שלושה, בתוך תא הדומה לתאים של חלת דבש, בעוד שתאים סמוכים נותרו ריקים. למולקולות אלו הייתה חייבת להיות סיבה להתארגן בשלשות. בזכות שיטה מיקרוסקופית (STM) המדענים הצליחו להבין מדוע זה מתרחש. שלוש המולקולות התארגנו בצורה כזו שבה כל קצה חנקני שלהן מופנה לעבר אטום מימן המחובר לטבעת בנזן. סידור זה, מעין רוטור בעל שלוש להבים, הוא כה מועדף אנרגטית שהמולקולות שומרות על המבנה הזה אפילו כאשר מחממים את המערכת והאנרגיה העודפת גורמת להן להסתובב.
מכיוון שהתא דמויי-חלת הדבש אינו עגול, אלא משושה, מתאפשרים לרוטורים שני סידורים בהם הם יכולים להתארגן כתוצאה מיחסי גומלין בין אטומי החנקן החיצוניים לבין אטומי המימן של דופנות התא. בנוסף, שלוש המולקולות יכולות להתארגן עם כיוון השעון, או כנגד כיוון השעון. בניסויים שנערכו בטמפרטורות מבוקרות באופן קפדני המדענים הצליחו להקפיא את כל ארבע הצורות ולבחון אותן ביתר פרוט. ע”י כך הם הצליחו לקבוע את אנרגית הסף שעבורה הטמפרטורה מאפשרת סיבוב של המולקולות.
“אנו מקווים כי בעתיד נוכל להרחיב את המודלים המכאניים הפשוטים הללו להתקני מיתוג אופטיים ואלקטרוניים,” אומר פרופסור Johannes Barth. “נוכל לקבוע את הגודל הרצוי של התא, נוכל להוסיף מולקולות אחרות ולבחון את יחסי הגומלין שלהן עם המשטח ועם דופן התאים. במבנים המתארגנים עצמאית אלו טמון פוטנציאל כביר.”
עוד בנושא באתר הידען:
תגובה אחת
נשמע טוב ומעשי יותר ממני!
אז הרעיון של יצירת חשמל מתוך סידור של מבנה החומר כבר לא נשמע כזה הזוי..משם כנראה יבוא הפתרון לזה ולהרבה מכשירים ובעיות מתחומים שונים, אין מה לדבר העתיד נמצא בננו טבמולוגיה בדיוק כפי שההביולוגיה בנויה על תאים מזעריים או ננו תאים בשפתינו !
לדעתי זה גם מקרב את ה”אדם מכונה” אבל בשילוב שלא חשבו עליו או לא יכלו לחשוב עליו אך לפני עשרים שנה..והוא יהיה שילוב של חלקי ננו מזעריים בתוך גוף האדם לצורכי חוזק אבל לצורך חישון החוצה והפעלת חלקים חיצוניים לגוף אפילו אוטומטית ועוד..בקיצור הולך ונהיה מעניין עם הננו !