Các nhà khoa học trường ĐH Cambridge (Anh) đã chế tạo một chiếc động cơ siêu nhỏ qua kính hiển vi.
Các nhà vật lý đã mô tả nguyên bản động cơ siêu nhỏ như hạt nano trong bài viết được đăng trên tạp chí của Viện hàn lâm Khoa học Quốc gia Anh.
Động cơ siêu nhỏ hoạt động dựa vào tia laze, các phân tử vàng và nguyên tắc vật lý lực Van der Waals.
Động cơ siêu nhỏ như hạt nano hoạt động như sau: Những búi phân tử vàng được đặt vào gel nước polymer. Các nhà khoa học gây nổ trong tích tắc bằng tia laze.
Tia laze đốt nóng gel làm chảy nước như vắt bọt biển. Không có nước ngăn cách giữa các phân tử vàng nên chúng bám vào nhau do lực hút lẫn nhau.
Đó gọi là lực Van der Waals (giữa 2 phân tử tương tác yếu với nhau, không mạnh bằng lỗ giữ một phân tử nước nhưng lực đủ mạnh để giữ một chân con tắc kè dính vào đĩa kính).
Gel được làm mát, chất polymer lại ngậm thêm nước. Các phân tử vàng bị tách ra mạnh. Theo như nhà nghiên cứu Tao Ding thuộc trường ĐH Cambridge thì “Đó là 1 vụ nổ".
Trong mỗi 1 phần triệu giây, chúng tôi thu được hàng trăm quả cầu vàng bay tách ra khi các phân tử nước thổi phồng polymer quanh chúng”.
Các nhà nghiên cứu cho rằng chu kỳ co lại và giãn ra này giống như sự dao động bật hay đẩy của piston để làm nên sức mạnh của động cơ nano.
Hình ảnh mô phỏng nguyên lý hoạt động của động cơ nano:: Phân tử vàng bọc polymer giãn ra khi được làm mát và co lại khi nóng.
Một động cơ nhỏ như thế tỏ ra hoạt động hiệu quả. Giáo sư Jeremy Baumberg – tác giả bài viết đăng trên tạp chí, cho biết:
“Chúng tôi có 10 lực nano-Newton, mỗi đơn vị trọng lượng cho cực mạnh gấp từ 10 đến 100 lần các loại động cơ khác, từ động cơ phản lực đến mô tơ phân tử”.
Do đó, giáo sư Jeremy Baumberg gọi “động cơ biến năng nano” là con kiến, tuy nhỏ nhưng có sức mạnh như côn trùng,
Nhà nghiên cứu Tao Ding và Baumberg không phải là những nhà khoa học đầu tiên đã khẳng định tạo ra động cơ nhỏ đến khó tin. Năm 2014, nhóm Popular Mechanics đã tìm hiểu về động cơ canxi đơn -40 ion.
Các nhà sáng chế ra nó cho rằng hiệu quả của động cơ này phá vỡ định luật nhiệt động lực. Dù đã khẳng định vượt qua giới hạn lý thuyết, nhưng nhóm Popular Mechanics chưa đưa được động cơ ra khỏi phòng thí nghiệm.
Các nhà nghiên cứu trường ĐH Cambridge cho biết động cơ của họ hoạt động như mô tơ robot nano nhờ sử dụng lực Van der Waals.
Đó thực sự là nền tảng cho động cơ nano. Gel đàn hồi cung cấp lực thích hợp để thân nhiệt ướt của chúng ta thành thiết bị công nghệ nano.
Đối với động cơ nano, bơi như chúng ta bơi trong nước trên mặt đường. Ở quy mô nano, nước rất nhớt nên cần lực rất lớn để tác động vào thiết bị mà không ai làm sản sinh ra được. Hơn nữa, động cơ nano dùng tia laze nên không cần dây dẫn.
Vào thời điểm này, công nghệ nano vẫn là lĩnh vực khoa học mơ hồ. Đông cơ của trường ĐH Cambridge cần được tinh luyện một chút trước khi ứng dụng vào vật dụng quy mô nano.
“Khó khăn lớn nhất của chúng tôi là làm sao chế tạo đwọc thiết bị không làm mất các lực chuyển động một hướng, giống như piston trong động cơ hơi nước’.
“Hiện tại, lực mới chỉ co giãn mọi hướng. Sắp tới, động cơ nano có thể di chuyển quanh và được điều khiển bằng chùm ánh sáng” - giáo sư Jeremy Baumberg cho biết.
Nguồn: SMB
