محرك نانوي جزيئي على شكل طوق

منذ فترة طويلة، ظل البشر يحاولون تحقيق حلم بناء الروبوتات النانوية. ولتحقيق ذلك، يجب تطوير أحد هذه الأجهزة، وهو الدوار، وهو مكون متحرك قادر على الدوران حول محور ثابت

منذ فترة طويلة، ظل البشر يحاولون تحقيق حلم بناء الروبوتات النانوية. وفي الحقيقة فإن الحلم يقترب من تحقيقه كل يوم. نجح علم النانو في إنتاج مكونات سيتم استخدامها في الآلات الجزيئية المستقبلية. أحد هذه الأجهزة هو الدوار، وهو مكون متحرك قادر على الدوران حول محور ثابت.

إن محاولة مشاهدة مثل هذه الحركة الدورانية على المستوى الجزيئي هي مهمة معقدة بشكل خاص. وقد نجح الآن باحثون يابانيون من جامعتي أوساكا (أوساكا) وكيوتو (كيوتو) في هذا التحدي. وكما أفاد الباحث أكيرا هارادا وفريقه في المجلة العلمية Angewandte Chemie، فقد تمكنوا من الحصول على صور لدوارات جزيئية منفصلة أثناء حركتها.

كموضوع لأبحاثهم، اختار العلماء مادة تسمى روتاكسان. وهو عبارة عن نظام جزيئي مكون من مكونين: مركب على شكل قضيب يتم إدخاله داخل مركب آخر على شكل حلقة يشبه الكم، في حين يتم تثبيت "التوقفات" على طرفي القضيب لمنع خروج الحلقة. قام الباحثون بربط أحد طرفي القضيب بسطح زجاجي. ومن أجل مراقبة الحركة الدورانية، قام الباحثون بربط سلسلة جانبية فلورية تعمل بمثابة كاشف (مسبار).

من أجل مراقبة الحركة الدورانية للحلقة بالنسبة للقضيب، استخدم الباحثون طريقة مجهرية تُعرف باسم مضان الانعكاس الداخلي الكلي واسع المجال غير المركز. وبهذه الطريقة، تم الحصول على صور لمركبات الروتاكسان المنفصلة في شكل أنماط انبعاث إشعاعي. ببساطة، إذا كان الغلاف بلا حراك، فإن أنماط التألق ستسمح لنا بحساب الاتجاه الذي يصدر فيه الكاشف فلوره.

باستخدام هذه الطريقة، من الممكن حساب اتجاه الغلاف الذي يظل ثابتًا في كل صورة. ومع ذلك، إذا دارت الأكمام، فلن ينتج عن نمط الانبعاث اتجاه معين للكاشف، لأن الدوران سيسمح للإشعاع بالانبعاث بشكل موحد في جميع الاتجاهات معًا.

وأظهر الباحثون أن غلاف الروتاكسان لا يدور إذا كانت العينة جافة. ومع ذلك، عندما رطبوه، تمكنوا من رؤية حركة دورانية واهتزازية سريعة للغاية. يدور الغلاف بشكل أسرع من الوقت اللازم لالتقاط صورة واحدة: تزيد سرعة الدوران عن 360 درجة في 300 مللي ثانية.

لإشعار الباحثين