Наноподшипники: Для наномеханики
Значительное внимание исследователей в области нанотехнологий привлечено к разработке наноэлектромеханических систем — устройств нанометрового размера, способных преобразовать механическую нагрузку в электрический сигнал и обратно. Они рассматриваются в качестве основы будущих нанороботов, а также наносистем обработки, записи и передачи информации. В отличие от современных устройств того же назначения, они будут обладать на порядки более высокой информационной емкостью и удельной скоростью обработки информации.
Одним из элементов наноэлектромеханики должен быть наноподшипник, например, на основе многослойной углеродной нанотрубки. Принцип ее действия схож с традиционным подшипником: внутренний слой нанотрубки закреплен на неподвижной оси, а внешние слои могут вращаться вокруг нее под действием электрического поля. Подобная конструкция описана и испытана еще в 2000 г., но до сих пор она не получила массового распространения. Это связано с чрезвычайными техническими трудностями при манипуляциях с объектами нанометровых размеров. Однако недавно, благодаря работе ученых под руководством Арункумара Сабраманьяна (Arunkumar Subramanian), в разработке технологии серийного производства наноподшипников был достигнут заметный прогресс.
Важнейшей при изготовлении наноподшипника является процедура заострения многослойной нанотрубки: в области наконечника удаляется часть внешних слоев, что придает ей форму телескопической удочки, внутренние слои которой могут вытягиваться либо фиксироваться, в то время как внешние слои свободно вращаются вокруг своей оси. Для этого Сабраманьян с коллегами научились испарять внешние слои многослойной нанотрубки, которая нагревается при прохождении через нее электрического тока. Важной тонкостью стал подбор величины силы тока, чтобы, с одной стороны, удалить нужное число слоев, а с другой — предотвратить ее полное термическое разрушение.
Читайте также о работах над нанороботом из ДНК: «В погоне за вирусами», и микроскопическом двигателе на основе бактерии: «Лекарственный транспорт».
«Нанометр»