Dok se o najmoćnijim motorima često piše u stranicama tehnoloških magazina, najmanji radni električni motori rijetko privlače pažnju javnosti. Ipak, njihova veličina i način rada su jednako impresivni, a jedan od njih drži svjetski rekord. Radi se o molekularnom motoru čija je veličina toliko mala da ga je moguće promatrati jedino posebnim tipom mikroskopa – skeniranjem tunelnim mikroskopom – koji je sposoban razlučiti i pojedinačne atome.
Kako funkcionira najmlaži motor
Motor je, u osnovi, sustav koji pretvara električnu energiju u mehaničko kretanje. U slučaju molekularnog motora, pretvorba se odvija na razini pojedinačnih atoma. Skenirani tunelni mikroskop usmjerava elektrone iz metalnog vrha izravno na molekul, čime se u njega inducira električni naboj. Taj naboj uzrokuje promjenu rasporeda elektrona unutar molekule, što dovodi do rotacije cijele strukture.
Za rad eksperimenta bilo je potrebno održavati iznimno niske temperature – oko -450 °F (približno -268 °C), što je tek malo toplije od apsolutne nule. Pri takvim temperaturama atomska vibracija je minimalna, što omogućuje precizno upravljanje rotacijom molekule.
Izrada i struktura molekularnog motora
Motor je razvila skupina istraživača s univerziteta Tufts u rujnu 2011. godine, a i danas drži Guinnessov rekord za najmanji električni motor. Osnovni element motora je molekula butil‑metil‑sulfida, koja se sastoji od središnjeg atoma sumpora okruženog ugljikovim i vodikovim „rukama“. Posebna osobina ove molekule je njena asimetrija: jedna strana nosi četiri ugljikova atoma, dok druga ima samo jedan. Ta neravnoteža omogućuje da se molekula okreće oko sumpornog atoma, koji djeluje kao osovina.
Dimenzije ovog čudesnog motora iznose otprilike 1 nanometar, što je milijarda puta manja od metra. Za usporedbu, debljina ljudske kose je oko 60 000 nanometara – motor je stoga gotovo nevidljiv golim okom.
- Veličina: 1 nm (jedna milijarda dijelova metra)
- Materijal: molekula butil‑metil‑sulfida
- Temperatura rada: oko -268 °C
- Metoda promatranja: skenirani tunelni mikroskop
- Prethodni rekord: motor od 200 nm
Značaj i potencijalne primjene
Unatoč svojoj iznimnoj maloj veličini, ovaj motor otvara vrata novim tehnologijama na nano‑skali. Moguće primjene uključuju izradu izuzetno preciznih senzora, kontrolu pojedinačnih molekula u kemijskim reakcijama ili razvoj novih vrsta računalnih komponenti. Istraživanja u ovom području mogu značajno utjecati na budućnost tehnologije, omogućujući izradu uređaja koji su danas samo san.
Česta pitanja
Kako se može vidjeti najmanji električni motor?
Najmanji električni motor može se vidjeti samo uz pomoć skeniranog tunelnog mikroskopa, koji koristi elektrone umjesto svjetlosti za promatranje molekula.
Koja je temperatura potrebna za rad ovog motora?
Za rad ovog motora potrebno je održavati temperaturu od oko -268 °C, što je tek malo toplije od apsolutne nule.
Koja je veličina ovog motora?
Motor ima dimenzije od 1 nanometra, što je milijardu puta manja od metra.
Koja je struktura ovog motora?
Motor se sastoji od molekule butil‑metil‑sulfida, koja ima središnji atom sumpora okružen ugljikovim i vodikovim „rukama“.
Koja je potencijalna primjena ovog motora?
Potencijalne primjene ovog motora uključuju izradu preciznih senzora, kontrolu molekula u kemijskim reakcijama i razvoj novih vrsta računalnih komponenti.
