原子サイズの自動車: これはナノカー レースです

トラックを準備し、ピットを調整します。数週間以内に、エキサイティングな「分子カー」またはナノカー レースを楽しむことができるでしょう。コンテストのことを聞いたことがないんですか？まあ、これが初めてのお祝いだからかもしれません。あるいは、原子が数個しかないという、そのビークルの非常に小ささによるものかもしれません。しかし、あなたは今、どうやって「分子自動車」を運転できるのか疑問に思っているかもしれません。そうですね、このレースが実際には重要な科学実験であると言えば、もっと多くのことが理解できるでしょう。

「ナノカー」レースはどうやって行うのですか？

そうですね、実際には、レーサーのグリッドを覆う小さな分子を車と呼ぶのは、少し広い比喩です。実際、ナノカーは実際には 100 ナノメートル以下、つまり 1 メートルの 10 億倍小さい距離を測定するように設計された分子です。ストロークのサイズについて説明すると、これらの分子は鉛筆のストロークの約 500,000 分の 1、または髪の毛の直径の 30,000 分の 1 です。線路は「ナノカー」が積み込まれる特別な金色の線路となり、横断するには数時間、場合によっては数日かかることもある。これらの分子が使用する「燃料」は、分子を適切な方向に動かす電気インパルスに対応します。しかし、これがゲル内で分子を動かす単なる実験であると信じている (そして知っている) 人は間違いです。長さ。なぜなら、私たちは自由に動くことができる可動分子について話しているからです。

そして、ナノカー チームはレースを鑑賞するだけではありません。また、車両を「運転」して移動したり、方向を変えたりすることもできます。先ほども述べたように、これは電気インパルスと、機器によって提供される分子設計のおかげです。これらには、独自のナノカーによって行われる動きを監視するための画面が搭載されます。しかし、彼らは「レース」をどう見るのでしょうか？トゥールーズの CEMES にある高感度電子顕微鏡のおかげで、彼の言葉を借りれば、走査型トンネル電子顕微鏡 4 台に相当するユニークな顕微鏡となります。トンネル効果は原子レベルで発生することが知られており、量子の説明を通じてのみ理解できます。

顕微鏡の先端である非常に小さなタングステン棒が分子に近づくと、その一部である電子が棒の電荷によって乱されてトンネル効果を引き起こし、表面に転送されて収集されます。ざっくり言うとイメージ。したがって、この非常に微細な顕微鏡は原子スケールで見ることができ、分子の移動を観察する唯一の方法です。レースには世界中から 6 つのチームが参加し、分子ビークルを設計し制御する科学者で構成されます。観客はセンターの YouTube チャンネルからレースの展開を見ることができます。

世界最小の車

しかし、すべてのファンファーレの中で、このレースは、移動可能なナノメートルモーターを備えた分子を作成するユニークで印象的な能力を実証するものであることを理解する必要があります。昨年、バーナード・L・フェリンガ氏は、ジャン・ピエール・ソヴァージュ氏やJ・フレイザー・ストダール氏とともにナノモーターの先駆者として表彰された。最初の設計から、後にオリジナルの Nanodragster に基づいて、NanoPrix Mobile チームの Nanocar である Swiss Nanodragster が開発されました。これは 6 台の分子自動車のうちの 1 台にすぎません。しかし、分子車を何と呼ぶのでしょうか?ナノカーは、さまざまな可動部分を備えた分子であり、電気インパルスによって駆動されるナノメートルの「モーター」によってナノカーを動かしたり、方向付けしたりすることができます。

最初のものはライス大学によって設計されましたが、ナノメートルエンジン自体は含まれていませんでした。このモデルはその後、現在のナノドラッグスターの設計に使用されました。しかし、デザインはこれだけではありません。分子自動車のアイデアは 1997 年にすでに提案されていたため (そして、素晴らしいがばかばかしいアイデアとして提出されました)、当時、いくつかのチームがナノテクノロジーで独自の発見をしようと着手しました。しかし、分子自動車は何に使えるのでしょうか?まず第一に、ナノカーは原子スケールでの機能に向けた知識の扉を開きます。第二に、新しい研究手法の開発に役立つ可能性があります。最後に、これも非常に興味深いことですが、がんなどとより効率的に闘うのに役立つ新薬や医療用途の開発に利用できる可能性があります。これらすべての理由から、CNRS と材料および構造構造センター(CEMES) の素晴らしい取り組みは、これまでに見たことのない方法で科学知識の普及における進歩を表しています。