Enkel molecuul elektromotor

De single molecule elektromotor is een elektrisch aangedreven motor die is gemaakt uit een butyl methyl sulfide molecuul. Het molecuul is geadsorbeerd op een koper single crystal stuk door chemisorptie. De motor, 's werelds kleinste elektromotor, is slechts een nanometer breed. Het werd ontwikkeld door chemici aan de Tufts University School of Arts and Sciences en gepubliceerd online 4 september 2011.

Achtergrond

Enkele moleculen motoren zijn al eerder aangetoond. Deze motoren werden ofwel gevoed door chemische reacties of door licht. Dit is de eerste experimentele demonstratie van elektrische energie succesvol koppelen aan gerichte moleculaire rotatie.

Mechanisme van gerichte rotatie

Butyl methyl sulfide is een asymmetrische thioether die achirale in de gasfase. Het molecuul kan geadsorbeerd aan het oppervlak door middel van één van de zwavel twee lone pair. Dit geeft aanleiding tot het oppervlak gebonden chiraliteit van het molecule. De asymmetrie van de moleculaire raakvlak ontstaat een asymmetrisch barrière voor rotatie. Het molecuul roteert rond deze zwavel-koper bond.Electrons quantum tunneling van de STM-tip elektrisch prikkelen moleculaire trillingen die paar om rotatie modi. De rotatie van de motor kan worden geregeld door de electronenflux van de scanning tunneling microscoop en de achtergrondtemperatuur. De punt van de scanning elektronenmicroscoop fungeert als een elektrode. De chiralities van het uiteinde van de STM en het molecuul bepaalt de snelheid en draairichting. Foto's genomen van het molecuul op 5 K en onder niet-perturbatieve scanvoorwaarden tonen een halvemaanvormige uitstulping van het molecuul. Wanneer de temperatuur wordt verhoogd tot 8 K, begint de molecule meedraaiende zes oriëntaties bepaald door hexagonale structuur van het koper wordt geadsorbeerd. In dit geval wordt STM beeld genomen van het molecuul als zeshoek de tijdschaal van de beeldvorming is veel trager dan de draaiing van het molecuul.

Bepaling van de snelheid en de draairichting

De zes toestanden van rotatie van het molecuul kan worden bepaald door het uitlijnen van het uiteinde van de scanning elektronenmicroscoop asymmetrisch aan de kant van één van de lobben van de molecule tijdens spectroscopie metingen. Wanneer de staart butyl het dichtst bij het uiteinde van de microscoop, zou de tunnelstroom maximum en vice-versa. De positie van het molecuul op het oppervlak kan worden bepaald door de tunnelstroom. Door het uitzetten van de positie versus tijd de snelheid en draairichting kan worden vastgesteld. Bij hogere temperaturen, de enkel molecuul motor draait te snel te controleren.

Toepassing

De single molecule elektromotor kan efficiënt worden gebruikt in de engineering, nanotechnologische toepassingen en medicinale toepassingen waar drugs tot bepaalde locaties nauwkeuriger kan worden geleverd. Door het veranderen van de chemische structuur van het molecuul, kan het een onderdeel van een nanoelectromechanical systeem worden en het ook potentieel worden gebruikt voor microgolfstraling genereren.

(0)
(0)
Commentaren - 0
Geen commentaar

Voeg een reactie

smile smile smile smile smile smile smile smile
smile smile smile smile smile smile smile smile
smile smile smile smile smile smile smile smile
smile smile smile smile
Tekens over: 3000
captcha