Zespół naukowców z Uniwersytetu Fryderyka Aleksandra w Erlangen i Norymberdze (FAU) wchodzi na zupełnie nowy poziom miniaturyzacji. Opracowana przez nich nanoprzekładnia jest pierwszą, którą można aktywnie sterować i napędzać. Wyniki zostały opublikowane w Nature Chemistry.
O znaczeniu badań nad miniaturyzacją świadczy Nagroda Nobla w dziedzinie chemii z 2016 r., którą przyznano za badania nad maszynami molekularnymi. Mimo iż udało się stworzyć niektóre ważne elementy wykorzystywane w maszynach molekularnych, jak przełączniki, wirniki, kleszcze czy nawet silniki, wciąż nie udało się opracować koła zębatego.
Co prawda, istnieją miniaturowe odpowiedniki kół zębatych, ale do tej pory poruszały się one jedynie biernie tam i z powrotem, co nie jest zbyt użyteczne w przypadku maszyn molekularnych. Teraz zespół naukowców pod kierownictwem prof. Henry’ego Dube z FAU stworzył coś zupełnie nowego. Molekularne koło zębate ma wymiary zaledwie 1,6 nm – jest to najmniejsze urządzenie tego typu. Uczonym udało się aktywnie napędzać molekularne koło zębate i jego odpowiednik. Tym samym udało się rozwiązać podstawowy problem w budowie nanomaszyn.
Nanoprzekładnia jest zbudowana z dwóch zazębiających się ze sobą komponentów, złożonych z zaledwie 71 atomów. Jeden z nich to cząsteczka triptycenu, której struktura jest podobna do śmigła lub koła czerpakowego (powyżej zaznaczona kolorem jasnoszarym). Drugi składnik to płaski fragment cząsteczki tioindigo, przypominający mały talerzyk (powyżej na złoto). Płytka obraca się o 180 stopni, a śmigło obraca się tylko o 120 stopni, co w rezultacie daje przełożenie 2:3.
Molekularne koło zębate jest sterowane światłem, więc można określić je mianem fotozespołu. Zarówno płytka, jak i śmigło poruszają się w zablokowanym synchronicznym ruchu obrotowym. Najnowsza nanomaszyna może pozwolić na kolejne postępy w miniaturyzacji, a naukowcy z FAU już planują następne projekty badawcze.