Нанофабрика не за горами

В день, когда были объявлены нобелевские лауреаты по физике, - 9 октября - названы получатели еще одной престижной научной награды. Премия Фейнмана по нанотехнологиям (Foresight Institute Feynman Prize) вручается некоммерческой организацией Foresight Nanotech Institute, расположенной в Силиконовой долине (Пало-Альто, Калифорния). Инициированная в 1993 году премия призвана отмечать достижения ученых, чья работа больше всего способствовала развитию нанотехнологий. Премия названа именем нобелевского лауреата Ричарда Фейнмана, который считается автором идеи нанотехнологий. Она вручается в двух основных номинациях - за достижения в теории и в эксперименте.

За достижения в теории был награжден химик Дэвид Ли из университета Эдинбурга, создавший теоретическую базу в области искусственных молекулярных моторов и машин, действующих в условиях броуновского движения. В эксперименте признан лучшим химик Фрейзер Штоддарт из университета Калифорнии в Лос-Анджелесе (UCLA). Он осуществил синтез молекулярных машин, в частности создал "молекулярный мускул".

Область работы ученых - молекулярные моторы, искусственные аналоги природных механизмов, которые в огромном количестве присутствуют в живых организмах и позволяют им двигаться, менять цвет и т.д. Еще в 2005 году Дэвид Ли создал искусственный молекулярный мотор, с помощью которого удалось сдвинуть макрообъект - каплю воды - за счет изменения свойства гидрофильности среды. В потенциале развитие этой технологии может повлиять на все сферы человеческой деятельности: нажатием кнопки можно будет наводить порядок в комнате или менять цвет корпуса подводной лодки.

На молекулярном уровне технология реализована в виде "молекулы-гантели" : на длинную углеводородную молекулу надето органическое кольцо, а чтобы оно не "соскакивало", по краям молекулы стоят "заглушки". Под воздействием ультрафиолета кольцо перемещается от одной "заглушки" к другой. Если такие конструкции плотным слоем уложить на поверхность, можно получить действенный молекулярный мотор, который способен перемещать объекты в миллионы раз больше себя самого. Именно такие системы и получили название "молекулярный мускул".

Если "теоретическая" и "экспериментальная" премии принесли своим обладателям всего лишь по 5 тыс. долларов (хотя важны не деньги, а престиж), то более существенная сумма - 250 тыс. долларов - пока дожидается своего получателя. "Большой приз имени Фейнмана" (Feynman Grand Prize) достанется тому, кто создаст и продемонстрирует в действии два устройства - "руку наноробота" и нанокомпьютер, обладающие рядом заданных характеристик. Например, "рука робота" не должна превышать в объеме 100 кубических нанометров и выполнять контролируемые движения по перемещению и стыковке отдельных атомов или молекул. Размер нанокомпьютера - менее 50 кубических нанометров, а мощности его должно хватать для сложения любых пар 8−битовых двоичных чисел. Решение этих задач существенно продвинуло бы науку по пути создания нанофабрик - своего рода "принтеров" для "распечатки" любых смоделированных на компьютере предметов.

Дмитрий Фиалковский

Keywords: