Wirklich Mikromaschinen: Molekulare Autos Bereiten Sich Auf Das Erste Rennen Vor

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Beim ersten nanocar-rennen am 28. April werden winzige fahrzeuge aus einem einzigen molekül gegeneinander antreten, und der wettbewerb wird live auf youtube übertragen.

Winzige Fahrzeuge aus einem einzigen Molekül werden morgen (28. April) beim ersten NanoCar-Rennen gegeneinander antreten, und der Wettbewerb wird live auf YouTube übertragen.

Möglich wird das Rennen durch ein einzigartiges Rastertunnelmikroskop (STM) am Nationalen Zentrum für wissenschaftliche Forschung (CNRS) in Toulouse, Frankreich, das vier Benutzern die gleichzeitige Manipulation von Molekülen auf derselben Oberfläche ermöglicht. Vier unabhängig voneinander betriebene ultrafeine metallische Spitzen liefern elektrische Impulse, die die sogenannten "Nanocars" entlang einer aus Goldatomen bestehenden Rennstrecke antreiben.

Sechs Teams schafften es nach Angaben der Rennleiter in die Endrunde. Ursprünglich sollten heute vier Teams ausgewählt werden, um am morgigen Rennen teilzunehmen, aber die Organisatoren beschlossen schließlich, dass alle Teams teilnehmen sollten. Dies bedeutet, dass zwei Teams Mikroskope von ihrem eigenen Labor aus fernsteuern werden - eines in Ohio und das andere in Graz, Österreich. [Großartige Mikrofotografie: 50 kleine Wunder]

Ein Live-Stream des Rennens wird um 10.45 Uhr Ortszeit in Frankreich (4:45 Uhr ET) auf der YouTube-Seite des Wettbewerbs gestartet. Wenn diese Startzeit für Sie etwas zu früh ist, brauchen Sie sich keine Sorgen zu machen. Das Rennen könnte bis zu 36 Stunden dauern, so dass Sie viel Zeit haben werden, um sich anzumelden.

Die Organisatoren der Veranstaltung sagten, es sei mehr als nur ein Spektakel. Die Zuschauer werden Zeuge eines bedeutenden internationalen wissenschaftlichen Experiments zur Steuerung von Einzelmolekülmaschinen in Echtzeit sein, so die Organisatoren.

"Wir wissen mit dieser Technologie nicht wirklich, was wir daraus machen werden. Wird es klassische Dinge wie Motoren oder Computer tun? Wir wissen es nicht", sagte Christian Joachim, leitender Forscher am CNRS und Direktor des NanoCar Race. erzählte WordsSideKick.com. "Im Moment öffnen wir nur die Technologie und die Wissenschaft."

Die Organisatoren hofften, diese Arten von Maschinen würden den Forschern eines Tages erlauben, Atom für Atom Geräte zu bauen, die breite Anwendungen für alle Bereiche von der Medizin bis zur Mikroelektronik haben könnten. Die Navigation auf der Rennstrecke sei ein erster Beweis für die Fähigkeit, mehrere Einzelmolekülmaschinen auf derselben Oberfläche abzulegen und zu steuern, sagte Joachim. Dies ist eine Voraussetzung für solche zukünftigen Anwendungen.

Während des morgigen Rennens erhält jedes Team einen bestimmten Sektor der Goldrennbahn und einige seiner Nanocars werden auf der Strecke platziert. Dies ist jedoch kein sehr präziser Prozess, und einige dieser Autos werden wahrscheinlich in den Abschnitten anderer Konkurrenten landen, so dass die Teams dann 6 Stunden Zeit haben, um ihre Abschnitte zu säubern.

Die Teams müssen dann die Position der Goldatome entlang ihrer Bahnen abbilden, damit sie Strategien entwickeln können, um den Kurs zu bewältigen.

Sobald das Rennen beginnt, müssen die Teams ihre Nanocars entlang einer 20 Nanometer langen Strecke bewegen (ein Nanometer ist ein Milliardstel eines Meters), eine 45-Grad-Kurve machen, eine 30 Nanometer lange Strecke fortsetzen, Biegen Sie erneut um 45 Grad ab und beenden Sie die Ziellinie mit einer Streckung von 20 Nanometern. Einschließlich der Windungen beträgt die Gesamtlänge des Kurses ungefähr 100 Nanometer.

Alle diese Bewegungen müssen mit elektrischen Impulsen gespeist werden, und das Drücken des Mikroskops mit der Mikroskopspitze ist verboten, sagte der Rennveranstalter. Während einige der am Wettbewerb teilnehmenden Nanocars vergleichbare Grundrisse aufweisen wie herkömmliche Fahrzeugkonstruktionen (z. B. mit Rädern), setzen andere auf völlig unterschiedliche Antriebsmodelle, die aus so unterschiedlichen Bereichen wie Raupen, Luftkissenfahrzeug und Windmühlen stammen.

Die Rennkabine wird mit flüssigem Helium auf minus 516 Grad Fahrenheit (minus 269 Grad Celsius) gekühlt, damit sich die Moleküle nicht spontan bewegen. Die Heliumreserven werden jedoch nach 36 Stunden erschöpft sein, daher ist das Zeitlimit für das Rennen festgelegt. Der Gewinner wird die erste Mannschaft sein, die die Ziellinie erreicht, oder die am weitesten entfernte der Strecke am Ende der zugeteilten Zeit, fügte der Organisator hinzu.

Es dauerte mehr als drei Jahre, bis die Teams ihre Nanocars entworfen hatten und die Organisatoren die Rennstrecke vorbereiteten. Joachim sagte, er freue sich darauf, nach dem Rennen einen Urlaub zu machen.

"Es ist, als würde man jemanden zum Mond schicken", sagte er. "Alles muss synchronisiert werden, und Sie müssen sicherstellen, dass alles rechtzeitig zum D-Day bereit ist. Es ist ein ziemlich großes Unterfangen."

Originalartikel zu WordsSideKick.com.


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