משתמש:Nanocar/טיוטה
 |
דף זה אינו ערך אנציקלופדי
| |
| דף זה אינו ערך אנציקלופדי | |
ננו-רכב הינו ננובוט מולקולרי בצורת רכב.
היסטוריה, מבנה ומנגנון פעולה[עריכת קוד מקור | עריכה]
מושג הננו-רכב לראשונה הוגה בכנס החמישי של ננוטכנולוגיה מולקולרית אשר נערך בפאלו אלטו בנובמבר 1997[1]. בכנס הוצע הרעיון לבנות מאבני בניין מולקולריים צעצועי טינקר (tinkertoys) בהם יש מגוון גופים כגון מקלות, קוביות, כדורים ועוד המהווים אבני בניין לבניית צעצועים. בכנס זה תכננו את המרכיבים הנחוצים לבניית הננו-רכב בדומה לרעיון של גלגלים ומנוע קונבנציונליים. רעיון סינתזת הננו-רכב מבוסס על שיטת "מלמעלה למטה" (bottom up) כאשר כל סינתזת מרכיבי הננו-רכב מאופיינת לכתחילה, זאת כפי שתיאר אריק דרקסלר בספרו "ננו-מערכות: מכונות מולקולריות, ייצור וחישובים".
בשנת 1994 ניסו ג'. מיצ'ל ואנשי מעבדתו לייצר ננו-רכב. בעבודתו המרכיבים הנחוצים לבניית הננו-רכב הינם: ארבעה "גלגלי ברזל", שני "צירי סטפן (staffene)", משטחי גרפיט או משטחי זהב וננו-צינוריות פחמן לתמיכה. תכונת ההנעה של הננו-רכב מוטבע בגלגלים האנטי פרומגנטים אשר מגיבים עם מצע אטומי המהווה את המסלול אשר עליו הוא נמצא. גלגלי הננו-רכב יהיו ארבעה מולקולות Fe(OMe)2(O2CCH2Cl)]10 ] הנקראים "גלגלי ברזל". צירי הננו-רכב הם פחמימנים המורכבות ממולקולות סטפן (staffene) [2].
בשנת 2005 פותח באוניברסיטת רייס ביוסטון טקסס ע"י קבוצתו של פרופסור ג'יימס טור ננו-רכב. גודלו של ננו-רכב הינו 3X4 ננומטר המכיל שלד בצורת H אשר בקצותיו מחוברות ארבע קבוצות פולרן (fullerene) המהוות את גלגלים מולקולריים. כל "גלגל" פולרן בנו מ-60 אטומי פחמן (C60) היוצר כדור הנקרא Buckyball [3]. הננו-רכב המקורי אינו מכיל מנוע מולקולרי כאשר הננו-רכב מונח על משטח זהב ומחומם ל-200°C הוא נע קדימה ואחורה כאשר הוא מתגלגל על המשטח בעזרת "גלגלי" הפולורן. ניתן לווסת את תנועת הננו-רכב ע"י שימוש בטיפ של מיקרוסקופ מנהור סורק (STM). הננו רכב פותח על מנת לענות על השאלה האם פולרנים נעים על משטחים מתכתיים? האם הם מתגלגלים או מחליקים?
בשנת 2005 קבוצת המחקר באוניברסיטת רייס הצליחה לייצר את שלד וצירי הננו-רכב בעזרת ריאקציות מצומדות פלדיום. הם הצמידו את ארבעת הפלורנים המשמשים כגלגלים בשלב האחרון של הסינתזה. הם מצאו שהננו-רכב מאוד יציב על משטח זהב בטמפרטורת החדר, כנראה בגלל אדהזיה חזקה בין קבוצות הפולרן לזהב [5]. אך כאשר משטח הזהב מחומם לטמפרטורה הגבוהה מ- 170οC הננו-רכב אינו יציב. החוקרים הבחינו שבין 170 ל-225 מעלות צלזיוס הננו-רכב נע בתנועה מישורית וסיבובית כעל ציר. התנועה המישורית הייתה תמיד בכיוון אנכי לציר הרכב, המראה שתנועתו היא על ידי סיבוב ולא על ידי החלקה על המשטח. הננו-רכב דק פי 50,000 משערת אדם והוא נע במהירות של 0.014 מילימטרים בשעה. קבוצת רייס הצליחה בנוסף לשלוט על תנועת ננו-רכב ע"י השמת טיפ של מיקרוסקופ מנהור סורק (STM) בחזית הרכב ומשיכתו קדימה. ג'יימס טור מסביר שהשדה החשמלי אל טיפ ה-STM מקטב את המולקולה בה הוא נוגע ולכן הטיפ מסוגל להניע את הננו רכב על ידי שימוש בכוח אלקטרוסטטי [6].
יישומים עתידיים[עריכת קוד מקור | עריכה]
לטכנולוגיה מתקדמת זו יש יישומים רבים בתחומים שונים. בתחום התרופות ניתן להשתמש בטכנולוגית הננו-רכב כנשאי תרופות חכם מונחה מטרה . הננו-רכב יהווה כננו-שליח אשר יוכל לשגר תרופות בצורה מדוייקת ויעילה למקום ספציפי בגוף [7]. בתחום האלקטרוניקה, ניתן להשתמש בטכנולוגיית הננו-רכב על מנת לייצר מעגל אלקטרוני של מחשב (computer circuit) וגם יצירת מרכיבים אלקטרונים אחרים. לפי ראיון עם ג'יימס טור, הוא סובר שבעוד עשור יתכן שימוש בננו-רכב כבסיס מולקולרי עבור זיכרון אלקטרו מכני למחשבים [8]. בנוסף, ניתן לחקות תנאי כבישים וצמתים של ערים שלמות ע"י הדמיה של תנועה עם ננו-רכבים.עם זאת ניתן לבחון את כללי הכביש ובכך גם למנוע תאונות דרכים [9].
ננו-רכב עתידי עם מנוע מולקולרי סינתטי פותח על ידי ז'אן פרנסואה מורין הוא מצויד בגלגלי קרבוראן (carborane) (ראו תמונה)
ומנוע מולקולרי סינתטי העשוי מhelicene (מולקולה ארומטית רב טבעתית דחוסה) ומופעל על ידי אור [10]. תנועה מכוונת על ידי אור של רכב ננו זה טרם נצפה על גבי משטח. תנועתיות במים ונוזלים אחרים יכול להתממש בעתיד ע"י מדחף מולקולרי.
ראו גם[עריכת קוד מקור | עריכה]
הערות שוליים[עריכת קוד מקור | עריכה]
- ^ M T Michalewicz Nano-cars: Feynman's dream fulfilled or the ultimate challenge to Automotive Industry. Publication abstract. The Fifth Foresight Conference on Molecular Nanotechnology, Palo Alto (1997 November 5–8)
- ^ K.L. Taft, C.D. Delfs, G.C. Papaefthymiou, S. Foner, D. Gatteschi and S.J. Lippard, J.Am.Chem.Soc. 116, 826-832 (1994)
- ^ http://www.sciencedaily.com/releases/2011/11/111110092403.htm
- ^ Shirai, Y. et al. (2005). "Directional Control in Thermally Driven Single-Molecule Nanocars". Nano Lett. 5 (11): 2330–4. Bibcode:2005NanoL...5.2330S.doi:10.1021/nl051915k. PMID 16277478
- ^ http://phys.org/news7438.html
- ^ http://pubs.acs.org/cen/news/83/i43/8343nanocar.html
- ^ "New Model Nanocar on the Showroom Floor". The Future of Things. Retrieved 2010-01-20.
- ^ http://thefutureofthings.com/3047-new-model-nanocar-on-the-showroom-floor/
- ^ M T Michalewicz Nano-cars: Feynman's dream fulfilled or the ultimate challenge to Automotive Industry. Publication abstract. The Fifth Foresight Conference on Molecular Nanotechnology, Palo Alto (1997 November 5–8)
- ^ Morin, Jean-François; Shirai, Yasuhiro; Tour, James M. (2006). "En route to a motorised nanocar". Org. Lett. 8 (8): 1713–6. doi:10.1021/ol060445d. PMID 16597148