محرك كهربى من جزيء واحد

إنمحرك كهربائي من جزيء واحد هوالمحرك الذى يعمل بالكهرباء والذى يتم تصنيعه من جزئ واحد من بوتيل كبريتيد ثنائي الميثيل . يتم إنشاؤه على بترة من النحاس عن طريق امتزاز. المحرك، هوأصغر محرك كهربائي في العالم , هومجرد واحد من المليار من المتر عبر (60,000 أصغر من سماكة شعرة الإنسان مرات). تم تطويره من قبل الكيميائيين في مدرسة جامعة تافتس في الآداب والعلوم .

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,سبعة 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.

[1]

الخلفية

وقد ظهرت الدوارات المصنوعة من الجزيئات واحدة من قبل. كما تم تصنيع محركات صغيرة تعمل بالطاقة بواسطة التفاعلات الكيميائية والضوء . 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.

جزيء كبريتيد الميثيل بوتيل يدور حول المحور التي يحددها له ذرة الكبريت الوحيدة له (الأزرق)

جزيء واحد في صورة مذهلة

نانومراوح إرسالها لتدور

طور الباحثون أصغر المحركات الكهربائية التى وضعت على الإطلاق.

وذكر حتى 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 craftوهوالعثور على مصدر صغير للطاقة لديه مايكفى من قوة --ليسن كالبطاريات،فهى كبيرة، وأشياء غير فعالة -- وبالتبعية، فالمراقبة مستقلة. ولقد خطنا قبل حول نانوبوتس، ولكن لا تخدع : هم، في أغلب الأحيان ، تماما مثل البكم ويجب حتىقد يكونوتحت 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 أواثنتين عبر.

قمة مجهر المسح النفقي , هى قمة هرمية دقيقة نهايتها نقطة مدببة عرضها قياس ذرة أوإثنتين 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.

نطق الدكتور سايكس: عن طريق تعديل طفيف للجزيء يمكن استخدامه لتوليد أشعة الميكروويف أولزوجين في ما يعهد نانوالأنظمة الكهروميكانيكية، .

ثم نطق: "والشيء التالي الذى ينبغى القيام به هوالحصول على العمل الذي يمكننا قياسه --بإزدقابل الزوجين مع الجزيئات الأخرى، وتبطين بعضهم بجوار بعض حتى انهمقد يكونومثل عجلات مسننة مصغرة،ثم مشاهدة ثم تناوب الدوران أسفل السلسلة .

فضلا عن تشكيل جزء من أصغر الأجهزة التى رآها العالم على الاطلاق، ويمكن حتى 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 غينيس للارقام القياسية العالمية لتسجيل إبتكارهم كأصغر أداة أبتكرت على الإطلاق.

التطبيقات

يمكن للمحرك الكهربائي من جزيء واحد استخدامه بكفاءة في الهندسة, لتطبيقات تقنية النانووتطبيقاتها الطبية حيث يمكن توجيه الأدوية إلى مواقع محددة داخل الجسم بدقة أكبر. عن طريق فرض تغيير ضئيل على الجزيء بحيث يقترن بسهولة إلى أنظمة ميكانيكية وكهربائية دقيقة، وكذلك يمكن استخدامها لتوليد أشعة الميكروويف.

أنظر أيضا

إليكترونيات الجزيء الواحد
مغناطيس الجزيء الواحد
تجارب الجزيء الواحد

المراجع

^ 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. Unknown parameter |month= ignored (help); Unknown parameter |day= ignored (help)CS1 maint: unrecognized language (link)
^ "Single Molecule Makes Smallest Electric Motor, Marks Nanoscience Breakthrough". International Business Times. Retrieved 2011-08-06.
^ "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.