Pod koniec 1800 roku Francja była gospodarzem pierwszego na świecie konkurencyjnego wyścigu samochodowego, a teraz kraj ten przygotuje grunt pod kolejną rewolucję w sportach motorowych: pierwszy w historii wyścig „nanocar”.
Cztery zespoły będą ścigać się maleńkimi pojazdami wykonanymi z pojedynczej cząsteczki w Narodowym Centrum Badań Naukowych (CNRS) w Tuluzie 28 kwietnia. Zawody będą transmitowane na żywo na YouTube dla fanów zarówno sportów motorowych, jak i najnowszej nauki.
Oprócz wystawienia spektaklu konkurs ma na celu wykazanie rosnących możliwości tak zwanych maszyn molekularnych. Trzech europejskich naukowców otrzymało nagrodę Nobla w dziedzinie chemii w 2016 r. Za wykazanie umiejętności projektowania i budowy urządzeń na poziomie molekularnym, które działają jak tradycyjne maszyny, przekształcając energię wejściową w pracę mechaniczną.
Kilka nanocarów biorących udział w wyścigu ma podobny układ do konwencjonalnych konstrukcji samochodów, ale inne naśladują ruch rzeczy tak różnorodnych, jak gąsienice, poduszkowce i wiatraki. Christian Joachim, starszy badacz w CNRS i dyrektor NanoCar Race, powiedział Live Science, że organizatorzy chcieli zachować innowacyjny duch wczesnych sportów motorowych.
„W 1894 r. Zorganizowano pierwszy w historii wyścig samochodowy między Paryżem a Rouen, a jeśli przyjrzysz się uważnie, postanowili w tym czasie utrzymać wszystkie rodzaje napędu” - powiedział. „W naszym konkursie trzy samochody z trzech różnych zespołów mają koła, podwozie i tym podobne. Trzy takie nie są. Przyjęliśmy dużą różnorodność projektów molekularnych, aby spróbować zrozumieć, co działa najlepiej”.
Wyścig jest możliwy dzięki jedynemu w swoim rodzaju skaningowemu mikroskopowi tunelowemu (STM). STM umożliwia badaczom obrazowanie i manipulowanie poszczególnymi atomami za pomocą ultracienkiej metalowej końcówki, ale urządzenie umieszczone w CNRS ma cztery końcówki, pozwalając czterem różnym użytkownikom pracować na tej samej powierzchni jednocześnie.
Te wskazówki zostaną wykorzystane do dostarczenia drobnych impulsów elektrycznych do pojazdów - każdy składający się z zaledwie kilkuset atomów - do zasilenia ich wokół toru wyścigowego wykonanego ze złotych atomów. Joachim powiedział, że struktura chemiczna każdego nanokaru została specjalnie zaprojektowana, aby energia z tych impulsów napędzała go do przodu.
Pomysł na konkurs pojawił się w 2013 roku, ale organizatorzy zajęli ponad trzy lata, aby zaprojektować tor wyścigowy, dostosować STM do wyścigu, a zespołom zaprojektować swoje nanokamery.
Wstępnie zgłosiło się dziewięć drużyn, a sześć zostało wybranych do przejścia do końcowych etapów wyścigu. Tylko cztery nanocary będą mogły wziąć udział w tym dniu, więc najlepiej przygotowane zespoły zostaną wybrane na krótko przed wyścigiem, według organizatorów wyścigu. W przeciwieństwie do innych zawodów sportów motorowych, stawka nie jest zagrożona dla zespołów; naukowcy walczą tylko o trofeum i prawa do przechwalania się.
Technologia leżąca u podstaw wyścigu ma potencjalnie transformacyjne zastosowania w dziedzinach od medycyny po mikroelektronikę. Joachim powiedział, że postępy w elektronice tradycyjnie polegały na stale rosnącej miniaturyzacji komponentów takich jak tranzystory, a kontynuacja tego trendu będzie ostatecznie wymagać zdolności konstruowania urządzeń atom po atomie.
Ta technologiczna rzeczywistość może być daleka i trudno jest przewidzieć ostateczny potencjał maszyn molekularnych, ale wyścig pomoże odpowiedzieć na ważne pytania dotyczące ich odporności na trwałe impulsy z STM i zdolności do koordynowania wielu urządzeń na tym samym powierzchnia, dodał Joachim.
„Będzie jedna lekcja, której się nauczymy, czy naprawdę możemy umieścić cztery różne cząsteczki na tej samej powierzchni i napędzać je na tej samej powierzchni?” powiedział. „Nigdy wcześniej tego nie robiono, więc poznamy maszynerię, oprogramowanie i technologię, która nam to umożliwia”.
