Se stai guidando una nanocar su una strada aperta, le cose sono destinate a diventare appiccicose.

I ricercatori della Rice University che hanno sviluppato le prime nanocar e i colleghi della North Carolina State University hanno scoperto in recenti test che guidare i loro veicoli in condizioni ambientali - esposti all'aria aperta, piuttosto che un vuoto – è diventato rischioso dopo un po' di tempo perché le auto idrofobe a singola molecola si sono attaccate alla "strada" e hanno creato ciò che equivaleva a grandi dossi.

I risultati sono stati riportati nell'American Chemical Society's Journal of Physical Chemistry C .

Il lavoro del chimico della Rice James Tour, Il chimico analitico della NC State Gufeng Wang e i loro colleghi sono venuti mentre Rice si preparava a prendere parte alla prima NanoCar Race a Tolosa, Francia, in ottobre. I ricercatori del riso sono membri di uno dei cinque team internazionali che intendono partecipare al concorso.

Proprio come nel mondo macro, le condizioni di guida sono importanti per lo spostamento delle nanocar. Anche se la gara si svolgerà in un vuoto ultra-freddo, i ricercatori della Rice hanno ritenuto saggio studiare come si sarebbe comportato il loro ultimo modello di nanocar in un ambiente più naturale.

"Il nostro obiettivo a lungo termine è realizzare nanomacchine che funzionino in ambienti ambientali, " Tour ha detto. "Ecco quando mostreranno il potenziale per diventare strumenti utili per la medicina e la produzione dal basso verso l'alto".

La nuova generazione di nanocar Rice è dotata di ruote in adamantano leggermente idrofobe (idrorepellenti). Tour ha detto che un po' di idrofobicità è importante per aiutare a mantenere le nanocar attaccate a una superficie, ma se le gomme sono troppo idrofobe, le auto potrebbero rimanere immobilizzate in modo permanente. Questo perché le cose idrofobiche tendono ad aderire insieme per ridurre al minimo la quantità di superficie a contatto con l'acqua. Cose che sono idrofile, o piace l'acqua, sono più suscettibili di galleggiare liberamente nell'acqua, Tour ha detto.

Negli ultimi test di Rice con i nuovi pneumatici, le nanocar sono state posizionate su superfici che erano vetro pulito o vetro rivestito con il polimero polietilenglicole (PEG). Il vetro è il substrato più utilizzato nella ricerca sulle nanoauto. Tour ha affermato che i vetrini rivestiti con PEG sono stati utilizzati per le loro proprietà anti-fouling - non appiccicose, mentre i vetrini puliti sono stati trattati con perossido di idrogeno in modo che le ruote idrofobe non si attaccassero.

Ha detto che le auto non erano tanto guidate quanto sottoposte a "diffusione diretta" nei test. Il punto, Egli ha detto, era stabilire la cinetica del movimento delle nanocar e comprendere la potenziale interazione di energia superficiale tra l'auto e la superficie nel tempo.

"Vogliamo sapere cosa fa "frenare" una nanocar e quanta energia esterna dobbiamo applicare per farla ripartire, " Egli ha detto.

I ricercatori hanno lasciato correre liberamente le loro auto su una superficie solida esposta all'aria e hanno monitorato i loro movimenti grazie a delle etichette fluorescenti incorporate.

Le auto che si muovevano per diffusione browniana hanno rallentato durante le 24 ore in cui le diapositive erano sotto osservazione. Tour ha detto che i vetrini hanno assorbito le molecole dall'aria; man mano che sempre più molecole si attaccano alla superficie, i vetrini diventano progressivamente più "sporchi" durante l'esperimento. Ogni nanocar è un singolo, molecola complessa che contiene solo poche centinaia di atomi, quindi tutte le altre molecole che incontrano sulla carreggiata sono enormi ostacoli che agiscono come schiuma appiccicosa. Ogni collisione con uno di questi ostacoli fa rallentare la nanocar, e alla fine le auto si bloccano in modo permanente.

Wang ha detto che da una prospettiva energetica, cioè la relazione energetica tra le automobili molecolari e quelle che compongono la strada:le molecole adsorbite dall'aria generano molti potenziali pozzi di energia, proprio come pozzanghere sulla superficie dell'energia potenziale. Queste pozzanghere possono rallentare o intrappolare permanentemente le nanocar.

I test hanno mostrato che quasi il doppio delle auto sembrava muoversi sulle diapositive PEG antiaderenti, e tutti si muovevano un po' più veloci di quelli sul vetro nudo.

I ricercatori hanno notato che non potevano visualizzare i nuovi modelli con i microscopi a scansione a effetto tunnel perché funzionano solo nel vuoto ed emettono energia che potrebbe influenzare il movimento delle auto. Per questa ragione, i ricercatori hanno etichettato ogni nanocar con un pennarello fluorescente e hanno usato microscopi confocali per tracciare i movimenti delle auto.