Hình ảnh minh họa về cách mỗi thành phần của bánh răng quang học phân tử hoạt động (trái), mô hình phân tử của hai thành phần trong bánh răng - cánh quạt màu xám và đĩa màu vàng (phải). Ảnh: FAU
Trong nhiều lĩnh vực công nghệ, nhỏ hơn đồng nghĩa với tốt hơn. Máy móc ngày nay cũng trở nên nhỏ gọn đến mức có thể đo bằng nguyên tử. Nhóm nghiên cứu tại Đại học Erlangen-Nuremberg (FAU), Đức, phát triển thiết bị mới và khẳng định đây là bánh răng nhỏ nhất thế giới hoạt động được. Nghiên cứu công bố trên tạp chí Nature Chemistry hôm 18/4.
Robot nano và máy móc phân tử có thể trở nên cực kỳ hữu dụng trong những thập kỷ tới, giúp chế tạo các thiết bị điện tử, vận chuyển thuốc trong cơ thể, điều khiển các tế bào và phân tử riêng lẻ. Giới khoa học đã phát triển phiên bản kích thước nano của nhiều bộ phận máy móc, ví dụ như động cơ, piston, bơm, cờ lê và cánh quạt đẩy.
Nhóm chuyên gia FAU bổ sung một thành phần thiết yếu vào danh sách, đó là bánh răng. Thiết bị gồm hai bộ phận lồng vào nhau: Một phân tử triptycene với cấu trúc tương tự cánh quạt và vuông góc với nó là một miếng phẳng của phân tử thioindigo hoạt động giống như chiếc đĩa.
Chúng phối hợp hoạt động như một cặp bánh răng, giúp truyền và giảm chuyển động. Chúng có tỷ số truyền là 2:3 nên khi đĩa quay 180 độ, cánh quạt chỉ quay 120 độ. Toàn bộ thiết bị chỉ chứa 71 nguyên tử và dài 1,6 nanomet.
Hệ thống có thể được bật tắt dễ dàng bằng ánh sáng nên gọi là bánh răng quang học phân tử. Đây là lần đầu tiên bánh răng phân tử cho phép điều khiển trực tiếp như vậy thay vì chỉ chuyển động một cách thụ động.
Nhóm nghiên cứu cho biết, bánh răng quang học phân tử mới giúp máy móc phân tử trở nên linh hoạt hơn, mở đường cho những hệ thống bánh răng kích thước nano mới có thể truyền chuyển động qua khoảng cách dài hơn, theo các hướng khác nhau và với tốc độ khác nhau, giống như loại bánh răng kích thước lớn.
Thu Thảo (Theo New Atlas)