محرك كهربى من جزيء واحد
المحرك الكهربائي من جزيء واحد هو المحرك الذى يعمل بالكهرباء والذى يُصنع من جزيء واحد من بوتيل كبريتيد ثنائي الميثيل .[1] يتم إنشاؤه على قطعة من النحاس عن طريق امتزاز.[1] المحرك، هو أصغر محرك كهربائي في العالم ,[2] هو مجرد واحد من المليار من المتر عبر[3] (60,000 أصغر من سماكة شعرة الإنسان مرات). تم تطويره من قبل الكيميائيين في مدرسة جامعة تافتس في الآداب والعلوم .[4]
For molecules to be used as components in molecular machines, methods that couple individual molecules to external energy sources and that selectively excite motion in a given direction are required1, 2, 3, 4, 5, 6. Significant progress has been made in the construction of molecular motors powered by light1, 2, 7 and by chemical reactions3, 4, 5, 8, but electrically driven motors have not yet been built, despite several theoretical proposals for such motors9, 10, 11, 12, 13. Here we report that a butyl methyl sulphide molecule adsorbed on a copper surface can be operated as a single-molecule electric motor. Electrons from a scanning tunnelling microscope are used to drive the directional motion of the molecule in a two-terminal setup. Moreover, the temperature and electron flux can be adjusted to allow each rotational event to be monitored at the molecular scale in real time. The direction and rate of the rotation are related to the chiralities of both the molecule and the tip of the microscope (which serves as the electrode), illustrating the importance of the symmetry of the metal contacts in atomic-scale electrical devices14.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
الخلفية
وقد ظهرت الدوارات المصنوعة من الجزيئات واحدة من قبل. كما تم تصنيع محركات صغيرة تعمل بالطاقة بواسطة التفاعلات الكيميائية و الضوء .[2] ومن سيئات هذه المحركات أنها لا يمكن التحكم بها بشكل فردي، لكنها تعمل في مجموعات. يمكن السيطرة عليها واحدة جزيء محركات كهربائية مصنوعة من جزيء كبريتيد الميثيل بوتيل واحد بمفرده وهى أول مخركات تكون مدعومة من التيار الكهربائي.[3][5]
جزيء كبريتيد الميثيل بوتيل يدور حول المحور التي يحددها له ذرة الكبريت الوحيدة له (الأزرق)
جزيء واحد في صورة مذهلة
نانو مراوح إرسالها لتدور
طور الباحثون أصغر المحركات الكهربائية التى وضعت على الإطلاق.
و ذكر أن المحرك المصنوع من جزيء واحد فقط من المليار من المتر عبر تقنية النانو كما ذكر في مجلة ناتشر.
هناك نوعان من المشاكل الرئيسية مع إنشاء مركبة منمنمة بمقياس النانو ,على غرار المركبة التى كانت تجوب أوعيتنا الدموية في فيلم الرحلة العجيبة nanoscale Innerspace-like craftوهو العثور على مصدر صغير للطاقة لديه مايكفى من قوة --ليسن كالبطاريات،فهى كبيرة، وأشياء غير فعالة -- وبالتبعية، فالمراقبة مستقلة. ولقد كتبنا قبل حول نانوبوتس، ولكن لا تخدع : هم، في أغلب الأحيان ، تماما مثل البكم ويجب أن يكونو تحت سيطرة المغناطيس خارج الجسم ،من قبل جراح ثابت الوفاض.
إستخدام المنمنمات
تم وضع جزيء من كبريتيد الميثيل بوتيل على سطح نظيف من النحاس، حيث ذرة الكبريت في تعد بمثابة المحور.
كانت تستخدم لقمع الشحنة الكهربائية في السيارات ، وكذلك لالتقاط صور للجزيء كما نسج -- غيض من مجهر المسح النفقي -- هرم صغير مع نقطة فقط ذرة أو اثنتين عبر.
قمة مجهر المسح النفقي , هى قمة هرمية دقيقة نهايتها نقطة مدببة عرضها قياس ذرة أو إثنتين أستخدمت لوضع شحنة كهربية في الموتور وكذلك لالتقاط صور للجزيء ,حيث يدور.
انه يدور في كلا الاتجاهين، بمعدل يصل إلى 120 دورة في الثانية الواحدة.
ولكن في المتوسط مع مرور الوقت ، هناك تناوب للدوران في اتجاه واحد.
قال الدكتور سايكس: عن طريق تعديل طفيف للجزيء يمكن استخدامه لتوليد أشعة الميكروويف أو لزوجين في ما يعرف نانو الأنظمة الكهروميكانيكية، .
ثم قال: "والشيء التالي الذى ينبغى القيام به هو الحصول على العمل الذي يمكننا قياسه --بإزدواجه الزوجين مع الجزيئات الأخرى، وتبطين بعضهم بجوار بعض حتى انهم يكونو مثل عجلات مسننة مصغرة،ثم مشاهدة ثم تناوب الدوران أسفل السلسلة .
فضلا عن تشكيل جزء من أصغر الأجهزة التى رآها العالم على الاطلاق، ويمكن أن تكون هذه الميكانيكا الدقيقة مفيدة في الطب -- وعلى سبيل المثال، في التوجيه المراقب لوصول الأدوية إلى مواقعها المستهدفة في الجسم.
ولكن في اللحظة الراهنة، فإن الدكتور سايكس وفريقه على اتصال مع كتاب گنس للأرقام القياسية العالمية لتسجيل إبتكارهم كأصغر أداة أبتكرت على الإطلاق.
التطبيقات
يمكن للمحرك الكهربائي من جزيء واحد استخدامه بكفاءة في الهندسة,[2] لتطبيقات تقنية النانو وتطبيقاتها الطبية[3] حيث يمكن توجيه الأدوية إلى مواقع محددة داخل الجسم بدقة أكبر.[3] عن طريق فرض تغيير ضئيل على الجزيء بحيث يقترن بسهولة إلى أنظمة ميكانيكية وكهربائية دقيقة، وكذلك يمكن استخدامها لتوليد أشعة الميكروويف.[3]
أنظر أيضا
المراجع
- ^ أ ب Tierney, Heather L.; Murphy, Colin J.; Jewell, April D.; Baber, Ashleigh E.; Iski, Erin V.; Khodaverdian, Harout Y.; McGuire, Allister F.; Klebanov, Nikolai; Sykes, E. Charles H. (2011). "Experimental demonstration of a single-molecule electric motor". Nature Nanotechnology (in English). Nature. 1 (1). doi:10.1038/nnano.2011.142. ISSN 1748-3387. Retrieved 2011-07-28.
{{cite journal}}: Unknown parameter|day=ignored (help); Unknown parameter|month=ignored (help)CS1 maint: unrecognized language (link) - ^ أ ب ت "Single Molecule Makes Smallest Electric Motor, Marks Nanoscience Breakthrough". International Business Times. Retrieved 2011-08-06.
- ^ أ ب ت ث ج "Electric motor made from a single molecule". BBC News Online. Retrieved 2011-08-06.
- ^ "World's Smallest Electric Motor Made from a Single Molecule". Science Daily. Retrieved 2011-08-06.
- ^ "Single-molecule 'motor' measures just a nanometer". The Register. Retrieved 2011-08-06.