Xe hơi nano nhỏ nhất thế giới
Cập nhật lúc 11-11-2011 16:05:29 (GMT+1)
 |
| Hình ảnh ba chiều phương tiện bốn bánh chạy trên bề mặt làm bằng đồng. (Randy Wind/Martin Roelfs) |
Các nhà khoa học Châu Âu đã tạo ra chiếc xe hơi nano 4 bánh nhỏ nhất thế giới. Đây là bước tiến hướng tới khả năng chế tạo ra những cỗ máy tiên tiến có thể di chuyển trong các mạch máu của cơ thể và diệt các tế bào ung thư.
Khác với các ô tô nano trước đây được trợ giúp bằng các kính hiển vi quét, đèn hoặc bề mặt được tích nhiệt, loại phương tiện siêu nhỏ có kích cỡ phân tử này sử dụng các hạt electron để di chuyển.
“Đây là ví dụ đầu tiên cho thấy các nhà khoa học chế tạo ra một phương tiện siêu nhỏ có thể di chuyển. Bạn có thể nạp năng lượng và phương tiện sẽ có cơ chế đẩy giống như động cơ thật trong ô tô”, Tiến sĩ Ben Feringa, Giáo sư chuyên ngành hóa hữu cơ tại Đại học Groningen, Hà Lan, người đứng đầu nhóm nghiên cứu chế tạo động cơ nano, cho biết.
Phát minh mới được đăng trên tạp chí ‘Nature’ số ra ngày 10/11/2011.
Trước đó, Giáo sư Feringa đã nghiên cứu thiết kế các động cơ kích cỡ phân tử có thể vận hành như những chiếc cối xay gió nhân tạo. Để chế tạo ra chiếc ô tô nano mới, nhóm nghiên cứu đã ghép 4 trong số những động cơ này vào một phân tử tổng hợp.
Các động cơ đóng vai trò như những bánh bàn đạp. Khi được nạp điện, nó đẩy toàn bộ phương tiện di chuyển trên bề mặt bằng đồng. Các electron bắn vào chiếc ô tô tí hon làm thay đổi hình dạng của bộ phận quay, đẩy phương tiện di chuyển một khoảng cách bằng khoảng 1 phần nanomet. Các động cơ được điểu khiển riêng biệt, giúp chúng có khả năng định hướng, giống như lái một chiếc xe ô tô thật.
Giáo sư Feringa và nhóm nghiên cứu thực hiện thí nghiệm trong điều kiện nhiệt độ thấp và môi trường chân không để các phân tử không thể dịch chuyển cho tới khi được kích hoạt, tương tự như việc đạp phanh để ô tô không tự lăn xuống dưới chân đồi.
“Kiểm soát chuyển động trong thế giới nano rất khó khăn. Động cơ siêu nhỏ này rất khác với động cơ ô tô thông thường”, Giáo sư Feringa cho biết. “Trọng lực và khối lượng không giữ được phương tiện có kích thước phân tử đứng yên như một chiếc ô tô thật”.
Ông Feringa nhận định đây là một sáng kiến lớn. Việc chế tạo thành công những động cơ siêu nhỏ cuối cùng có thể đưa đến khả năng thực hiện mọi chức năng ở quy mô cực nhỏ.
Phức tạp và tinh xảo
Giáo sư Feringa cho rằng đây là bước quan trọng trong việc chế tạo các máy móc kích cỡ siêu nhỏ tiên tiến. Ông mong muốn có thể thực hiện những bước tiến dài hơn: cải thiện khả năng điều khiển, cải tiến để phương tiện có thể hoạt động trong điều kiện nhiệt độ phòng và di chuyển khoảng cách dài hơn.
Ông Paul Weiss, Giáo sư chuyên ngành hóa và hóa sinh tại Đạo học California, Los Angeles, Giám đốc Viện Nghiên cứu Hệ thống Nano California, bình luận về phát minh của Giáo sư Feringa trên tạp chí Nature số ra cùng ngày: “Sản phẩm từ công trình nghiên cứu của Giáo sư Feringa thực sự phức tạp và tinh xảo”.
Ông Paul Weiss cho biết thêm các nhà khoa học đang cố gắng đạt được tính hiệu quả trong tự nhiên, biến đổi một loại năng lượng thành chuyển động cơ học.
“Chúng ta chưa biết phát hiện này sẽ tiến đến đâu nhưng mọi người đều biết rõ rằng đây là bằng chứng quan trọng bởi đó là cơ chế hoạt động của các cơ tự nhiên”, Giáo sư Paul nói.
Bước tiến quan trọng
Mặc dù thiếu một động cơ, Giáo sư James Tour từ Đại học Rice đã thiết kế một phân tử ô tô nano vào năm 2005. Phương tiện này có thể di chuyển trên một bề mặt kim loại nhờ hiện tượng khuếch tán nhiệt. Giáo sư Tour cho rằng phân tử mới là một bước tiến quan trọng giúp tạo ra những cỗ máy hiện chỉ có thể vận hành theo cơ chế sinh học bởi các enzyme.
“Mọi người có thể mường tượng việc tạo ra những phân tử nhỏ để lắp ghép các thiết bị nhỏ trong lĩnh vực điện tử”, ông Tour nói.
Ông Fraser Stoddart, Giáo sư chuyên ngành hóa học tại Đại học Northwestern, đã phát triển các cấu trúc cho các thiết bị điện nano. Theo ông, hình ảnh của phương tiện chạy điện kích cỡ phân tử khiến ông liên tưởng tới ký ức lái xe ô tô điện khi còn nhỏ ở Edinburgh.
Theo ông, những chiếc ô tô điện đồ chơi trước đây chạy bằng những động cơ điện nhỏ.
Ông Stoddart cho rằng nhóm nghiên cứu của Giáo sư Feringa cần tìm ra giải pháp cho khả năng di chuyển trên các loại bề mặt.
“Giáo sư biết cách tổng hợp nhiều yếu tố để phương tiện có thể chạy. Điều này khiến mọi người nhớ đến sự kiện ông Wright Brothers đã chế tạo máy bay ra sao”, ông Stoddart nhận xét.
Nguồn World's tiniest electric vehicle rolls out/ Bayvut
