El Dr. Saw-Wai Hla y el Dr. Eric Masson están encantados con el desempeño de su equipo en la primera carrera de nanocoches del mundo en abril. pero para ellos fue un divertido punto de partida hacia un objetivo mucho más amplio.

"La carrera de nanocoches no es el final; es solo el comienzo de nuestro proyecto, "Hla, profesor de física y astronomía, dijo. "Participamos en esta competencia no solo para ganar, sino desarrollar un sistema de transporte controlado a escala molecular ".

Esa es la primera parte del objetivo; el segundo es ayudar a crear un nuevo campo de estudio, la ingeniería mecánica cuántica, que ahora se discute solo en la etapa teórica inicial.

La carrera de nanocoches fue una competencia única:seis equipos trabajaron para construir autos que pudieran competir entre sí en una pista. Sin embargo, estos coches no eran más grandes que unas pocas moléculas, y el coche del equipo de la Universidad de Ohio ni siquiera estaba en Francia, donde se llevó a cabo la carrera; en lugar de, era una cuarta parte del camino alrededor del planeta, en el laboratorio de Hla en la Universidad de Ohio.

Masson, profesor asociado de química y bioquímica, y su equipo construyó el auto de OHIO, conocido como el "Bobcat Nanowagon, "luego trabajé con Hla para llevarlo a una" pista de carreras "de estado sólido hecha de oro. A partir de ahí, El equipo de Hla "condujo" el automóvil a lo largo de una pista de 100 nanómetros. La conducción se realiza aplicando una carga eléctrica positiva o negativa para "empujar" o "tirar" eficazmente del nanocoche en una dirección determinada.

En última instancia, la entrada de OHIO cubrió 43 nanómetros, pero habría terminado fácilmente, Hla dijo:si no fuera por un enemigo mundano:el clima de Ohio. Una tormenta el día de la carrera provocó problemas de energía que condenaron al equipo, no es que nadie se quejara.

"Esta es la primera vez que realizamos una manipulación de control a nivel atómico a través de un océano por control remoto. Esa es la tecnología en sí. Este es un avance técnico, "Hla dijo. El equipo que ganó, compuesto por miembros de la Universidad de Rice y Austria, también participó de forma remota, pero de un laboratorio en Austria, la misma zona horaria que Toulouse, Francia, donde se llevó a cabo la carrera. El equipo de Ohio tuvo que operar con una diferencia horaria de seis horas. Como el coche del equipo francés El Ohio Bobcat Nanowagon cumplía con todos los criterios establecidos para la competencia:tenía más de 100 átomos (644, De hecho), y fue operado sobre una superficie de oro.

"Nuestro automóvil es el único automóvil que se parece a un automóvil, es funcional, y es un auto americano puro. Puede que no sea el más hermoso pero funciona, Dijo Hla. El OHIO también era el único de los seis que era un automóvil supramolecular, tenía cinco moléculas entrelazadas.

"Básicamente, es el primer automóvil supramolecular jamás diseñado. También es el nanocoche más grande jamás construido, "Dijo Masson.

Hla y Masson esperan crear nanocoches más grandes que puedan atrapar, mover o liberar otras moléculas de forma precisa, construyendo estructuras moleculares de forma eficaz para cualquier número de aplicaciones. Ahí es donde entra en juego la ingeniería mecánica cuántica. Hla la comparó con nuestra ingeniería mecánica ordinaria utilizada para diseñar automóviles, edificios y otras construcciones.

"Todas esas máquinas están en nuestra escala; podemos usar los conceptos que ya conocemos de los ingenieros mecánicos. Sin embargo, para los nanocoches que desarrollamos o cualquier máquina molecular que desarrollemos a nanoescala, no podemos utilizar ninguno de esos conceptos. Ninguno, "Dijo Hla.

El nanocoche es un buen ejemplo; aunque tiene cuatro ruedas y se mueve por una superficie, Hla y Masson todavía están trabajando para descubrir si las ruedas se deslizan o ruedan por la superficie. En un nivel nano, la gravedad es irrelevante, por lo que la forma en que el nanocoche se adhiere a la superficie y cómo se mueve es muy importante para la comprensión científica fundamental.

"Entonces, la atracción del automóvil para pegarse a la superficie no tiene nada que ver con la gravedad. Tiene mucho que ver con las interacciones a nivel atómico entre esa rueda y la superficie, "Hla dijo." En el régimen cuántico, la transferencia de energía para conducir las máquinas, todo, es completamente diferente a nuestro mundo. Sin embargo, no existe un tema llamado ingeniería mecánica cuántica. Nadie sabe realmente cuál será la energía que necesitamos. Este es un gran desafío en este momento y un gran impulso en la dirección de la investigación. Todas las agencias de financiamiento en los EE. UU. Y en todo el mundo lo están persiguiendo realmente, este año, empezando desde ahora; se está volviendo muy popular ".

El concepto de máquinas moleculares no es nuevo; Hla dijo que nuestros cuerpos los tienen en forma de ADN haciendo reparaciones de forma constante. Pero no hay muchos hechos por el hombre, él dijo.

"Especialmente uno que sea adecuado para operar en dispositivos de estado sólido, como iPhones o computadoras, ", dijo." ... En mi grupo en OHIO, medimos propiedades novedosas de las máquinas moleculares y tratamos de comprenderlas ".

Si los nanocoches se pueden producir y controlar en masa, particularmente muchos de ellos a la vez, Pueden utilizarse para construir o reestructurar circuitos electrónicos y dispositivos de almacenamiento de datos. por ejemplo. Un dispositivo de almacenamiento de datos de tamaño nanométrico revolucionaría la industria.

"La electrónica moderna de hoy es mucho más grande que nuestra escala, "Hla dijo." La escala actualmente ... todavía es alrededor de 1 millón de veces por área más grande que la nuestra. Podemos utilizar nuestros nanocoches como almacenamiento de datos. Tiene un almacenamiento de datos ultradenso. Probablemente toda la información del mundo, podrías poner un teléfono celular, por ejemplo."

O piense en la escala de esta manera:un nanocoche tiene unos ocho nanómetros cuadrados. El ancho de un cabello humano es de aproximadamente 8, 000 nanómetros cuadrados. Por lo tanto, alrededor de mil millones de nanocoches cabrían en ese espacio.

Por ahora, por supuesto, todo esto está en la fase teórica. Hla y Masson dijeron que hay mucha investigación y experimentación por hacer. Y, ellos dijeron, no podían hacerlo solos; sus estudiantes han estado activos en la ejecución de experimentos y uno, Ryan Tumbleson, incluso condujo el "Bobcat Nanowagon" durante la carrera.

Hla dijo que otros están trabajando en proyectos similares, so OHIO has to remain on the forefront.

"If we don't do it, somebody else will be doing it, so we'd better lead it, " he said. "Maybe one day the university will have a special department, quantum mechanical engineering."

He said there's no reason Ohio University can't take the lead; De hecho, he says it already has.

"Don't look down because we are from OHIO; we are unique, " he says. "There was only one complete group from the US that competed (in the nanocar race). We can change the world, en el buen sentido."

La tecnología, Hla said, can help in many ways.

"There are many areas, Yo creo that will be hugely impacted. Medicine, electrónica, information technology, Sólo para nombrar unos pocos. Those are the real impacts. Sin embargo, it has to start from somewhere."