La nanomecánica de la Universidad Rice y la Universidad de Houston se están preparando para acelerar sus motores para la segunda carrera internacional de Nanocar.
Si bien tendrán que pisar los frenos un poco más de lo esperado, ya que la carrera se ha interrumpido un año hasta 2022, el equipo con sede en Rice está avanzando con nuevos diseños introducidos en la Sociedad Química Estadounidense Revista de química orgánica .
El trabajo dirigido por los químicos James Tour of Rice y Anton Dubrovskiy de la Universidad de Houston-Clear Lake actualiza los autos con ruedas de terc-butilo que deberían ayudarlos a navegar por el recorrido trazado sobre una superficie de oro, con pilones compuestos dealgunos átomos bien colocados.
Al igual que su entrada ganadora en la primera carrera internacional de nanocoches de 2017, estos nanocoches tienen momentos dipolares permanentes para aumentar su velocidad y capacidad de conducción en la superficie.
"Los dipolos permanentes hacen que los autos sean más susceptibles a ser influenciados por gradientes de campo eléctrico, que se utilizan para impulsarlos y maniobrarlos", dijo Tour. "Es una característica que presentamos para la primera competencia, y estoy seguro de que muchosde las entradas ahora tendrán este elemento de diseño avanzado integrado en sus nanocoches ".
Los modelos de este año también son más livianos, un poco más que el mínimo de 100 átomos requerido por las nuevas regulaciones. "El automóvil que usamos en la primera carrera tenía solo 50 átomos", dijo Tour. "Así que este es un aumento sustancial en elpeso, como lo exigen los estándares actualizados. "Es probable que los organizadores de la carrera quisieran reducir la velocidad desde la última vez, cuando terminamos la carrera de 30 horas en solo 1,5 horas", dijo.
Para llevar los autos más allá de los 100 átomos mientras agilizan su síntesis, los investigadores utilizaron un proceso modular para hacer cinco autos nuevos con todas las ruedas de terc-butilo, todas de adamantilo como en los nanocoches anteriores o combinaciones de los dos.
Con 90 átomos, los autos con solo ruedas de butilo, que minimizan las interacciones con la pista, y el chasis más corto eran demasiado pequeños. Mediante el uso de combinaciones de ruedas, el laboratorio de Rice fabricó nanocoches con 114 átomos ". Esto mantiene el peso al mínimo al cumplirlos requisitos de la carrera ", dijo Tour.
Los nanocoches serán conducidos nuevamente por un equipo de la Universidad de Graz en Austria dirigido por el profesor Leonhard Grill. El equipo llevó el vehículo Rice a la línea de meta en 2017 y tiene una enorme experiencia en el escaneo de manipulaciones dirigidas por microscopios de túneles, dijo Tour.Los grupos Grill y Tour se reunirán nuevamente en Francia para la carrera.
El objetivo general de la competencia es avanzar en el desarrollo de nanomáquinas capaces de realizar un trabajo real, como transportar carga a escala molecular y facilitar la nanofabricación.
"Esta carrera empuja los límites del diseño de nanocoches moleculares y los métodos para controlarlos", dijo Tour. "Entonces, a través de este proceso competitivo, se eleva la experiencia mundial y se alienta a todo el campo de la nanomanipulación a progresar más rápido".
La carrera, originalmente programada para el próximo verano, se ha retrasado por la pandemia. Los corredores aún deberán reunirse en Francia para ser supervisados por los jueces, pero todos los equipos controlarán sus autos a través de Internet en las pistas bajo escaneo.microscopios de túnel en sus laboratorios domésticos.
"Entonces los conductores estarán juntos, y los autos y las pistas estarán dispersos por todo el mundo", dijo Tour. "Pero la distancia de cada pista será idéntica, dentro de unos pocos nanómetros".
La entrada de Rice-Graz ganó la carrera de 2017 con un asterisco, ya que su automóvil se movía tan rápido sobre la superficie dorada que era imposible capturar imágenes para juzgar. Luego se permitió al equipo correr sobre una superficie plateada que ofrecía suficiente resistencia.y terminó el curso de 150 nanómetros en 90 minutos.
"Se suponía que el campo era de solo 100 nanómetros, pero el equipo fue penalizado por agregar 50 nanómetros adicionales", dijo Tour. "Finalmente, de todos modos, no fue una barrera". El primer premio en la pista de oro fue para un suizoequipo que terminó un curso de 100 nanómetros en seis horas y media.
El laboratorio de Tour construyó el primer automóvil de una sola molécula del mundo en 2005 y ha pasado por muchas iteraciones desde entonces, con el desarrollo relacionado de motores moleculares que perforan las células para administrar medicamentos.
Alexis van Venrooy, estudiante graduado de Rice, es el autor principal del artículo. Los coautores son el ex alumno de Rice, Víctor García-López y el estudiante universitario John Tianci Li. Dubrovskiy es profesor asistente de química en la Universidad de Houston-Clear Lake y visitante académico.en Rice. Tour es la Cátedra TT y WF Chao en Química, así como profesor de ciencias de la computación y ciencia de materiales y nanoingeniería en Rice.
El Laboratorio de Investigación del Ejército, el Discovery Institute y la Fundación Welch apoyaron la investigación.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Rice . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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