Il Dr. Saw-Wai Hla e il Dr. Eric Masson sono entusiasti delle prestazioni del loro team nella prima gara di nanocar al mondo ad aprile, ma per loro, è stato un divertente punto di partenza per un obiettivo molto più grande.

"La corsa alle nanocar non è la fine; è solo l'inizio del nostro progetto, "Hla, professore di fisica e astronomia, disse. "Siamo entrati in questa competizione non solo per vincere, ma per sviluppare un sistema di trasporto controllato su scala molecolare."

Questa è la prima parte dell'obiettivo; il secondo è aiutare a creare un nuovo campo di studio - l'ingegneria meccanica quantistica - che ora è discusso solo nella prima fase teorica.

La gara delle nanocar è stata una competizione unica:sei squadre hanno lavorato per costruire auto che potessero gareggiare su una pista. Però, queste macchine non erano più grandi di poche molecole, e l'auto della squadra dell'Università dell'Ohio non era nemmeno in Francia, dove si è svolta la gara; Invece, era un quarto del giro del pianeta, nel laboratorio di Hla all'Università dell'Ohio.

Massone, professore associato di chimica e biochimica, e il suo team hanno costruito l'auto dell'OHIO, noto come "Bobcat Nanowagon, " poi ha lavorato con Hla per inserirlo in una "pista da corsa" a stato solido fatta d'oro. Da lì, Il team di Hla ha "guidato" l'auto lungo una pista di 100 nanometri. La guida viene eseguita applicando una carica elettrica positiva o negativa per "spingere" o "tirare" efficacemente la nanocar in una determinata direzione.

Alla fine l'ingresso dell'OHIO ha coperto 43 nanometri, ma sarebbe finito facilmente, Hla ha detto, se non per un nemico banale:il tempo dell'Ohio. Un temporale il giorno della gara ha causato problemi di alimentazione che hanno condannato la squadra, non che qualcuno si lamentasse.

"Questa è la prima volta che effettuiamo la manipolazione del controllo a livello atomico attraverso un oceano tramite telecomando. Questa è la tecnologia stessa. Questa è una svolta tecnica, " Ha detto Hla. La squadra che ha vinto, composto da membri della Rice University e dell'Austria, partecipato anche a distanza, ma da un laboratorio in Austria, lo stesso fuso orario di Tolosa, Francia, dove si è svolta la gara. La squadra dell'Ohio doveva operare con un fuso orario di sei ore. Come l'auto della squadra francese, l'Ohio Bobcat Nanowagon soddisfa tutti i criteri dichiarati per la competizione:aveva più di 100 atomi (644, infatti), ed è stato operato su una superficie d'oro.

"La nostra macchina è l'unica macchina che sembra un'auto, è funzionale, ed è un'auto americana pura. Potrebbe non essere il più bello, ma funziona, " Ha detto Hla. L'OHIO era anche l'unico dei sei ad essere un'auto supramolecolare:aveva cinque molecole interconnesse.

"Fondamentalmente, è la prima auto supramolecolare mai progettata. È anche la più grande nanocar mai costruita, " ha detto Massone.

Hla e Masson sperano di creare nanocar più grandi in grado di catturare, muovere o rilasciare altre molecole in modo preciso, costruire efficacemente strutture molecolari per qualsiasi numero di applicazioni. È qui che entra in gioco l'ingegneria meccanica quantistica. Hla l'ha paragonata alla nostra normale ingegneria meccanica usata per progettare automobili, edifici e altri costrutti.

"Tutte queste macchine sono nella nostra scala; possiamo usare i concetti che già conosciamo dagli ingegneri meccanici. Tuttavia, per le nanoauto che sviluppiamo o qualsiasi macchina molecolare che sviluppiamo in nanoscala, non possiamo usare nessuno di questi concetti. Nessuno, "Ha detto.

La nanocar è un buon esempio; anche se ha quattro ruote e si muove su una superficie, Hla e Masson stanno ancora lavorando per scoprire se le ruote stanno scivolando o rotolando sulla superficie. A livello nanometrico, la gravità è irrilevante, quindi il modo in cui la nanocar aderisce alla superficie e il modo in cui si muove è estremamente importante per la comprensione scientifica fondamentale.

"Quindi l'attrazione dell'auto ad aderire alla superficie non ha nulla a che fare con la gravità. Ha tutto a che fare con le interazioni a livello atomico tra quella ruota e la superficie, " Ha detto Hla. "Nel regime quantistico, il trasferimento di energia alla guida delle macchine, Tutto quanto, è completamente diverso dal nostro mondo. Però, non esiste una materia chiamata ingegneria meccanica quantistica. Nessuno sa davvero quale sarà l'energia di cui abbiamo bisogno. Questa è una grande sfida in questo momento e un grande impulso nella direzione della ricerca. Tutte le agenzie di finanziamento negli Stati Uniti e nel mondo lo stanno perseguendo pesantemente, quest'anno, a partire da ora; sta diventando molto popolare".

Il concetto di macchine molecolari non è nuovo; Hla ha detto che i nostri corpi li hanno, sotto forma di DNA che effettua riparazioni su base costante. Ma non ce ne sono molti fatti dall'uomo, Egli ha detto.

"Soprattutto uno adatto a funzionare in dispositivi a stato solido, come iPhone o computer, " ha detto. "... Nel mio gruppo all'OHIO, misuriamo nuove proprietà delle macchine molecolari e cerchiamo di capirle".

Se le nanocar possono essere prodotte e controllate in serie, in particolare molti di loro in una volta, possono essere utilizzati per costruire o ristrutturare circuiti elettronici e dispositivi di memorizzazione dei dati, Per esempio. Un dispositivo di archiviazione dati di dimensioni nanometriche rivoluzionerebbe il settore.

"L'elettronica moderna oggi è molto più grande della nostra scala, " Ha detto Hla. "La scala attualmente... è ancora circa 1 milione di volte per area più grande della nostra. Possiamo usare le nostre nanocar come memoria di dati. Hai un'archiviazione dei dati ultra-densa. Probabilmente le informazioni del mondo intero, potresti mettere un cellulare, Per esempio."

Oppure pensa alla scala in questo modo:una nanocar è di circa otto nanometri quadrati. La larghezza di un capello umano è di circa 8, 000 nanometri quadrati. Così, in quello spazio ci starebbero circa un miliardo di nanocar.

Per adesso, Certo, tutto questo nella fase teorica. Hla and Masson said there is a lot of research and experimentation to be done. E, loro hanno detto, they couldn't do it alone; their students have been active in running experiments and one, Ryan Tumbleson, even drove the "Bobcat Nanowagon" during the race.

Hla said others are working on similar projects, so OHIO has to remain on the forefront.

"If we don't do it, somebody else will be doing it, so we'd better lead it, " he said. "Maybe one day the university will have a special department, quantum mechanical engineering."

He said there's no reason Ohio University can't take the lead; infatti, he says it already has.

"Don't look down because we are from OHIO; we are unique, " he says. "There was only one complete group from the US that competed (in the nanocar race). We can change the world, in a good way."

La tecnologia, Hla said, can help in many ways.

"There are many areas, I do believe, that will be hugely impacted. Medicinale, elettronica, information technology, just to name a few. Those are the real impacts. Però, it has to start from somewhere."