موتورهای دنیای نانو
دنیاهای خیلی کوچک درحال دریافت یک ماشین پر قدرت است.
دانشمندان آزمایشگاه برکلی موفق به ساخت کوچک‌ترین موتور الکتریکی جهان شده‌اند که ممکن است
در آینده از آن به عنوان موتور محرک در نانوابزارهای راه رونده، خزنده، شناگر و پرواز کننده استفاده شود.
اگر چه هنوز تصمیم‌گیری درباره این که این موتور چه چیزی را حمل کند خیلی زود است- شاید پروب دارورسان
به نقطه‌ای داخل بدن و یا نانوبوکت بالدار برای کشف مواد منفجره- اما می‌توان گفت در این محفظه ریز توان بسیار زیادی نهفته است.
طول این موتور ۲۰۰ نانومتر است اما چگالی توان آن ۱۰۰ میلیون برابر بیشتر از یک موتور شش سیلندر با قدرت ۲۲۵ اسب بخار است.
این قدرت زیاد مربوط به کشش سطحی است.
همان نیروی چسبندگی بین مولکول‌های مایع که اجازه تشکیل حباب روی سطح آب را داده، باعث حرکت حشرات روی آب می‌شوند.
کریس رگان، عضو بخش علم مواد آزمایشگاه برکلی، که با همکاری گروهی از محققان علم و مواد موفق
به ساخت این موتور شده‌اند می‌گوید: ”هر چه اندازه جسم کوچک‌تر شود کشش سطح از اهمیت بیشتری
برخوردار خواهد شد و در ابعاد نانو این کشش سطحی غالب است.“ این محققان از ابزار و وسایل مبتنی
بر نانولوله‌های کربنی استفاده کردند. سال گذشته دانشمندان آزمایشگاه برکلی روشی برای حرکت ذرات
ایندیم در طول این لوله‌ها ارائه دادند که مانند حرکت قطعات در یک خط مونتاژ می‌باشد. نوار نانومقیاس
انتقال دهنده آنها می‌تواند هر جایی که دانشمندان بخواهند جرمی را به صورت اتم به اتم به آن برسانند قرار گیرد،
که شرط لازم ساخت ابزار قدرتمند نانوسامانه‌ای است.
این دانشمندان نوارهای انتقال دهنده را به یک موتور کوچک با قدرت خیلی زیاد منتقل کرده‌اند.
برای ساخت این موتور، دو قطره ایندیم مذاب، یکی کوچک و یکی بزرگ در کنار یکدیگر بر روی یک نانولوله کربنی قرار داده می‌شوند.
سپس یک جریان الکتریکی به داخل نانولوله فرستاده می‌شود. این جریان باعث می‌شود که اتم‌های ایندیم
قطره بزرگ به سمت قطره کوچک‌تر حرکت کنند، رشد قطره کوچک تا رسیدن به قطره بزرگتر ادامه یافته،
آنگاه کشش سطحی اتفاق می‌افتد. در زمانی کمتر از یک نانو ثانیه قطره کوچک به قطره بزرگ متصل شده، اثری از قطره کوچک باقی نمی‌ماند.
رگان می‌گوید:
”این پدیده همانند برخورد دو مهره با یکدیگر که رویدادی پر انرژی است می‌باشد،
در واقع به این ترتیب مقدار زیادی انرژی به داخل سیستم وارد و به سرعت آزاد می‌شود.“
بعد از این مرحله دوباره همین چرخه تکرار می‌شود. اتم‌های قطره بزرگ به اتم‌های قطرات کوچک مجاور منتقل شده و
یک‌بار دیگر به مجرد تماس دو قطره با هم اتم‌های قطره کوچک به قطره بزرگتر منتقل شده اثری از قطره کوچک نمی‌ماند.
این شکل‌های صامت رایانه‌ای طرز کار کوچک‌ترین موتور جهان را نشان می‌دهد، قطره بزرگ تعدادی
از اتم‌های خود را به قطره کوچک‌تر می‌دهد. با این کار قطره کوچک‌تر رشد کرده، به قطره بزرگتر رسیده و با آن یکی می‌شود.
در واقع این عمل تقلیدی است از
حرکت سریع عقب و جلو که بسیاری از حیوانات برای راه رفتن، شنا کردن و پرواز به کار می‌برند.
برای مثال، یک مگس مانند هواپیما پرواز نمی‌کند. پرواز در اثر حرکت سریع‌تر بال‌هایش در یک جهت خاص نسبت به جهات دیگر است.
که این جریان باعث ایجاد گردابی می‌شود که مگس را بلند می‌کند. و حرکت یک شناگر در آب نیز به دلیل آن است
که فشار در دو جهت جلو بیشتر از فشار در جهت عقب است.
به همین ترتیب اگر بتوان حرکت سریع و کند موتور را به نانوپایه‌ها و نانوباله‌های آن منتقل نمود.
نانوابزارهایی را در اختیار خواهیم داشت که با همان سرعت و چابکی ماهی و یا مگس حرکت کنند.
موتورهای دنیای نانو