Физики разработали квантовые наномоторы
19.12.2008
Физики из института Форсайта (США) разработали конструкцию наномоторов, в основе работы которых лежит туннельный эффект — квантовомеханическое явление, предположительно, ответственное за работу природных наномоторов у бактерий и одноклеточных животных. Об этом сообщает интернет-издание Lenta.ru со ссылкой на научный журнал Physical Review Letters, где и были опубликованы выводы американских учёных.
Туннельный эффект, использованный в конструкции этих сверхминиатюрных вращающихся механизмов, характерен для явлений квантовых масштабов. Когда в классической механике движущаяся частица попадает в некоторое препятствующее ее движению силовое поле (например, катящийся по изогнутому желобу шарик встречает подъём), то она, при недостаточной энергии, останавливается и начинает движение в обратном направлении. Это поведение привычно, но лишь в повседневных масштабах. А электрон, натолкнувшийся на электромагнитное поле (создаваемое, например, молекулой белка) имеет все шансы проскочить через то поле, которое было бы непроницаемым для классической частицы.
За счёт подобного просачивания или «туннелирования» частиц через непроницаемое в классической механике препятствие возникают различные интересные эффекты. Например, из прочно скреплённых ядерными силами ядер урана могут вылетать (протуннелировав через соединяющее протоны и нейтроны поле) альфа-частицы, а в ходе термоядерной реакции отталкивающие друг друга электростатическими силами ядра атомов, напротив, могут подойти на достаточное для реакции расстояние также благодаря «просачиванию» через электромагнитный барьер.
В предлагаемом учёными наномоторе в роли ротора выступает углеродная нанотрубка с приделанными к ней проводящими выступами. Именно на них переходит за счёт туннельного эффекта электрон с подходящих к наномотору неподвижных электродов. Его заряд заставляет «ротор» совершить поворот на определенный угол — для туннелирования электрона со следующего электрода и повтора цикла. Как утверждается в пресс-релизе института Форсайта, в перспективе такие моторы окажутся даже эффективнее биологических аналогов и, возможно, в ближайшее время будут созданы и первые экспериментальные образцы.
Пока же экспериментального подтверждения выводы, сделанные американскими физиками, не получили, но учёные утверждают, что их статья, как минимум, описывает работу природных наномашин.
STRF.ru