Мельчайший электродвигатель на планете не просто умещается на ладони – его не во всякий микроскоп разглядишь. Двигатель диаметром в одну миллиардную метра представляет собой одну единственную молекулу, обогащенную металлами, сообщает британская телерадиокомпания BBC.
Новейший нанодвигатель, которому ученые прочат активное использование в медицине, представляет собой бутил-метиловую сульфидную молекулу, размещенную на медной поверхности. В состав молекулы входит также один атом серы. Действуя на молекулу электрическим током, можно заставить ее вращаться со скоростью 120 оборотов в секунду.
Ученые говорят, что использовать «молекулярный» двигатель можно будет как в бытовых электроприборах, например, в микроволновых печах, так и в медицине. Так, к примеру, уникальные молекулы можно будет имплантировать в человеческий организм, а затем, аккуратно воздействуя на них током, добиться того, чтобы лекарства, которые принимает человек, были доставлены в определенную область его иммунной системы.
Как пишет BBC, ранее ученые предпринимали попытки создать нанодвигатель, который мог бы функционировать под воздействием солнечных лучей или определенных химических реакций. Однако особым успехом такие попытки не увенчались. В лучшем случае исследователи получали механизмы, которые можно использовать лишь в узкоспециализированых целях.
Разработавшие уникальное устройство ученые из американского университета Массачусетса обратились в книгу рекордов Гиннеса, чтобы их изобретение было официально признано самым маленьким в мире.
Видео:Самый дешевый электродвигатель на велосипедСкачать
Построен самый маленький электромотор в мире
6 сентября 2011 в 12:00
Прибор, без которого появление нового мотора было бы невозможным. Это низкотемпературный сканирующий туннельный микроскоп LT-UHV STM(фото Tufts University).
Об экспериментальной демонстрации электромотора, состоящего из одной молекулы, сообщили американские химики. Они считают, что новый движок имеет потенциал для создания абсолютно нового класса устройств, востребованного во многих отраслях.
Учёные из университета Тафтса объявили о разработке электрического двигателя с поперечником в 1 нанометр. Новичок в 200 раз меньше нынешнего рекордсмена из Книги Гиннесса и выполнен по отличной от других наномоторов схеме.
«Нам удалось экспериментально показать, что можно обеспечить электроэнергией одну молекулу и заставить её действовать не случайным образом», – объяснил Чарльз Сайкс (Charles H. Sykes), руководитель группы исследователей (фото Alonso Nichols).
Схема эксперимента (иллюстрация Sykes Laboratory).
Учёные разместили на поверхности меди (оранжевый цвет на схеме вверху) молекулу бутил-метил сульфида. В её центре находился атом серы (жёлтый цвет), из которого торчали две ветви на основе атомов углерода (серые шарики и чёрные линии между ними). С одной стороны находились четыре атома, с другой — один. К молекуле поднесли металлический наконечник атомного микроскопа (серый конус вверху) и между ним и подложкой приложили напряжение. Электрический ток заставил молекулу сульфида вращаться (зелёные стрелки).
По результатам работы исследователи отчитались в журнале Nature Nanotechnology. Они признают, их моторчик ещё очень далёк от практического применения, но убеждены, что однажды он будет использоваться наноэлектромеханических системах (NEMS) самого различного назначения – от медицины до машиностроения.
Видео:🔴 775 Монстр двигательСкачать
Доказываем, что больше — не значит лучше, в обзоре 7 самых маленьких настоящих двигателей
Двигатели бывают разные. Некоторые из них имеют размер пятиэтажного дома, в то время как для того, чтобы увидеть другие, придется поискать.
Двигатели бывают разные. Некоторые из них имеют размер пятиэтажного дома, в то время как для того, чтобы увидеть другие, придется поискать микроскоп. Недавно мы представили вам список самых крупных двигателей в мире, теперь пришло время броситься в другую крайность.
Несмотря на то, что этот одноцилиндровый двигатель от DKW покажется гигантским, в сравнении с другими участникам этого хит-парада, 49сс всё-таки является особенным, поскольку он используется в автомобилестроении. А точнее, в автомобиле Peel P50. Самый маленький в мире двигатель, используемый в производстве серийных автомобилей, имеет лишь 4 л.с. Да и этого, в общем-то, достаточно, ведь автомобиль весит всего 56 кг.
Читайте также: Компрессор кондиционера мерседес 272 мотор
Smalltoe motorcycle – этаноловый двигатель
К сожалению, данных об объеме двигателя у нас не имеется, но есть данные о мощности: 0.3 л.с. Этот двигатель используется в самом маленьком в мире мотоцикле Smalltoe, колёсная база которого составляет лишь 80мм. Этот мощнейший движок разгоняет мотоцикл до невероятной скорости в 2км/ч. И да, на нем можно ездить. Посмотрите видео.
Самый маленький V12 в мире
Мануэль Хермо Баррьеро, механик ВМФ Испании в отставке, занимается постройкой маленьких, рабочих двигателей. Неплохое занятие для пенсионера, не так ли? Этот двигатель V12 признан самым маленьким в мире. Его постройка заняла у Мануэля 1220 часов кропотливой работы.
Самый маленький W32 в мире
Если вас шокировал предыдущий двигатель, то приготовьтесь увидеть еще одно творение господина Баррьеро – самый маленький W32 в мире. Работа над двигателем заняла 2520 часов, и в процессе постройки было использовано 850 различных деталей. Как и V12, этот двигатель идеально сбалансирован, и в доказательство этого факта инженер предлагает посмотреть видеозапись.
Рональд Валентин занимается постройкой маленьких двигателей для своих моделей самолётов уже 30 лет. Самый маленький из них – Nanobee – существует пока лишь в форме прототипа. Объем двигателя составляет 0.006мл. Самым удивительным фактом является то, что этот двигатель реально работает! Он признан самым маленьким в мире дизельным двигателем.
Самый маленький паровой двигатель в мире
На изображении вы видите полностью рабочий паровой двигатель, вот только размеры его не совсем привычны. Индийскому инженеру Икбалу Ахмеду удалось создать функционирующий паровой двигатель, который имеет высоту 6.8мм, длину 16.24мм и весит 1.72гр.
Микроскопический двигатель внутреннего сгорания
Что, вы все еще не удивлены? Ну, хорошо. Взгляните на этот двигатель. Кстати, чтобы на него взглянуть, потребуется микроскоп, поскольку его диагональ составляет лишь 0.0001мм. Двигатель состоит из резервуара с водой, через который проходит два электрода. Ток подается на электроды, благодаря чему кислород и водород распадаются. В результате образуются нанопузыри газа, увеличивается объем и вырабатывается энергия. Ох уж эта наука!
Видео:САМЫЙ МАЛЕНЬКИЙ В МИРЕ МОТОРСкачать
Самый маленький мотор в мире работает, но с парочкой странностей
Швейцарские ученые разработали самый миниатюрный в мире мотор. Он состоит всего из 16 атомов и стабильно вращается в одном направлении. Главная его особенность в том, что он работает как раз на границе классической физики и квантового туннелирования — и демонстрирует странности, которые еще предстоит объяснить.
Самый маленький в мире мотор создан физиками из Исследовательского института Empa и Федеральной политехнической школы Лозанны. Его размер составляет менее одного нанометра — в 100 000 раз меньше диаметра человеческого волоса, а изготовлен он из 16 атомов, рассказывает Phys.org.
В принципе, молекулярная машина действует так же, как и обычный моторы в макромире: преобразует энергию в направленное движение. Он также состоит из статора и ротора, то есть неподвижного и подвижного элементов. В данном случае статор состоит из шести атомов палладия и шести атомов галлия. Ротор — это четыре атома молекулы ацетилена, которые вращаются на поверхности статора.
Молекулярный мотор может питаться либо тепловой, либо электрической энергией. При комнатной температуре, к примеру, он вращается взад и вперед случайным образом. Но если подать электричество (через сканирующий микроскоп), ротор будет крутиться в одном направлении со стабильностью 99%.
Такой мотор намного практичнее, чем предыдущие молекулярные аналоги. Ученые предлагают применять его и для движения наномашин, и для накопления энергии в наномасштабе.
Читайте также: Лодочный мотор sail парус 5лс
Но есть у него и парочка странностей. Он сконструирован так, чтобы вращаться в одном направлении, как и обычный мотор, при помощи храповика. Но молекулярный механизм работает в обратном направлении. Каким-то образом наноротор ведет себя не так, как в макромире. Он все еще вращается в одном направлении, но почему-то в обратном.
Другая странность в том, что он нарушает закон классической физики. Обычно чтобы преодолеть сопротивление, требуется затратить определенный объем энергии. Но молекулярный ведет себя не так: он продолжает движение даже если энергии поступает очень мало — намного меньше, чем нужно для движения: при температуре -256 °C или напряжении менее 30 милливольт.
Это действие квантового туннелирования, когда частицы проходят сквозь барьеры, для преодоления которых у них обычно не хватило бы энергии. Но даже такое объяснение не удовлетворяет ученых полностью. Квантовое туннелирование считается свободным от трения, но в таком случае ротор вращался бы в любом направлении случайным образом. Тот факт, что он предпочитает одно в 99% случаев, указывает на то, что энергия каким-то образом теряется.
«Этот мотор дает нам возможность изучить процессы и причины рассеивания энергии в ходе квантового туннелирования», — сказал Оливер Гренинг, ведущий исследователь.
Американские ученые создали активируемые светом миниатюрные «дрели», способные прикрепиться к клеточной стенке бактерии и проделать в ней отверстие. Эксперименты показали, что такое воздействие либо убивает бактерию, либо делает ее более уязвимой к антибиотикам.
Видео:Электродвигатель 23 Киловатт размером с кулак - провода с палецСкачать
Создан самый маленький двигатель в истории
Учёные создали двигатель, состоящий всего из 16 атомов. Рекордно маленькая «игрушка» позволит изучить загадочные явления на границе классического и квантового мира.
Достижение описано в научной статье , опубликованной в журнале PNAS.
Меньше, чем когда либо прежде
Устройство, состоящее из 16 атомов, занимается тем же, чем и любой уважающий себя двигатель. Оно приводит свою подвижную часть (ротор) в упорядоченное движение благодаря потоку энергии из внешней среды.
Самое приблизительное представление о новом двигателе можно получить, закрутив вокруг своей оси карандаш, лежащий на поверхности стола. Конец карандаша при этом будет описывать окружность, как стрелка часов или спица колеса. Карандаш здесь играет роль ротора, а стол — статора, то есть неподвижной части двигателя.
В новом устройстве ротор («карандаш») — это четырёхатомная молекула ацетилена (C2H2). Она имеет продолговатую форму и нвнешне чем-то напоминает гантель. Статор («стол») — это подложка из шести атомов палладия и шести же атомов галлия (PdGa). Молекула ацетилена буквально лежит на ней и вращается вокруг своей оси.
Правда, в отличие от карандаша на столе, молекула ацетилена на палладий-галлиевой подложке не может повернуться на произвольный угол. Есть только шесть разных позиций, которые она может занять в своём вращении.
Между прочим, вся эта удивительная конструкция имеет размер менее одного нанометра.
«Это приближает нас к предельному размеру молекулярных двигателей», — говорит соавтор статьи Оливер Грёнинг ( Oliver Grning ) из Швейцарских федеральных лабораторий наук о материалах и технологий.
Почти настоящий двигатель
Читайте также: Качество лодочных моторов тохатсу
Новый нанодвигатель довольно сложно раскрутить пальцами, но он всё же способен черпать энергию из двух источников.
Во-первых, это тепловая энергия среды, в которой находится молекула. Например, при комнатной температуре ротор вращается со скоростью несколько миллионов оборотов в секунду.
Во-вторых, это энергия электрического поля. С помощью высокоточного оборудования можно регулировать величину поля настолько ювелирно, что получится повернуть ротор буквально на долю оборота.
Отметим, что, когда ротор получает не слишком много энергии, он почти всегда (99% времени) вращается в одну сторону.
Причиной тому особая форма статора. Она подобрана так, чтобы для молекулы ацетилена было энергетически выгодно повернуться в определённую сторону, а не в противоположную. Это можно сравнить с храповым механизмом , позволяющим колесу вращаться только в одном направлении.
По словам Грёнинга, эта устойчивость резко отличает новое устройство от других молекулярных двигателей . Она сближает его с макроскопическими системами, такими, например, как двигатель автомобиля. Последний ведь тоже обеспечивает вращение колёс в строго заданную сторону, а не куда попало.
Подобный двигатель мог бы быть частью наноробота, выполняющего полезную работу . Кроме того, такие устройства могут быть моделями природных молекулярных двигателей, таких как белки миозины , играющие важную роль в работе мышц.
Правда, когда двигатель получает слишком много энергии (например, при комнатной температуре), сопротивление «храповика» легко преодолевается, и ротор вращается в случайных направлениях. Так что на практике подобные машины смогли бы работать только в весьма экзотических условиях, недостижимых вне стен лаборатории.
Однако есть ещё одна область, где подобные наномашины были бы полезны. Это изучение физических законов на границе между классическим и квантовым миром ( Вести.Ru подробно рассказывали об этой захватывающей области исследований).
16 атомов — это уже слишком мало, чтобы считать объект бесспорно классическим, но всё ещё многовато, чтобы он был безусловно квантовым. И на этой слабо исследованной границе между мирами авторы уже обнаружили неожиданный эффект.
С точки зрения классической физики, существует минимальная порция энергии, которую нужно сообщить ротору, чтобы он повернулся. В случае данного двигателя это значит, что при температуре ниже -256 градусов Цельсия и напряжении электрического поля меньше 30 милливольт молекула ацетилена не будет вращаться ни в какую сторону.
С другой стороны, законы квантовой физики предусматривают так называемый туннельный эффект . Он должен приводить к тому, что ротор иногда всё-таки будет поворачиваться. При этом, как ни парадоксально, на это не будет тратиться никакой энергии. Поэтому энергетический «храповик», вынуждающий молекулу вращаться только в одном направлении, не будет работать. Вращение, вызванное туннельным эффектом, происходит то в одном, то в другом направлении. Каждый раз направление «выбирается» случайно, и в среднем ни одно не преобладает над другим.
То, что обнаружили учёные, не укладывается ни в одну, ни в другую модель. С одной стороны, они зафиксировали вращение ротора при энергиях ниже «классического предела». С другой стороны, молекула почти всегда поворачивалась в одну и ту же сторону.
Похоже, что при таком вращении энергетический «храповик» продолжал работать. Это означает, что ротор тратил энергию на своё вращение, хотя это и противоречит классической теории туннельного эффекта.
Теперь исследователям предстоит разобраться, почему же ротор их двигателя ведёт себя таким странным образом — и не классическим, и не квантовым. Возможно, это станет первым шагом к более глубокому пониманию законов, управляющих материей.
- Свежие записи
- Чем отличается двухтактный мотор от четырехтактного
- Сколько масла заливать в редуктор мотоблока
- Какие моторы бывают у стиральных машин
- Какие валы отсутствуют в двухвальной кпп
- Как снять стопорную шайбу с вала
📸 Видео
Самый экономичный электродвигатель T-motor U8 Pro - под спец проектСкачать
Характеристики двигателей RC моделей. Электромотор. Щёточные и бесщёточные моторы. ESC. Что такое KVСкачать
Обзор «130 класс» электродвигателяСкачать
ЭлектроЖИГА. Самый дешевый электромобиль.Скачать
двигатель от мини скутера на лодочный моторСкачать
МЫ СДЕЛАЛИ ВЕЧНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ НА ВОДЕ!Скачать
Как сделать электродвигатель. Урок №7Скачать
Навесной лодочный электродвигатель ePropulsion Spirit 1.0Скачать
Этот МОТОРЧИК может катать взрослого МУЖИКА.Покажу,как это работаетСкачать
⚒ Мини 4-х Тактный Двигатель на 3.5сс - Toyan FS-S100Скачать
15 киловатт на ладони - супер электромоторСкачать
Самый бюджетный лодочный моторСкачать
Бесколлекторный радиальный электродвигатель из болта своими руками (ЧАСТЬ#2!)Скачать
АККУМУЛЯТОР ДЛЯ ЛОДОЧНОГО МОТОРА - САМЫЙ МАЛЕНЬКИЙ И ЛЕГКИЙ | Тяговый аккумулятор LiFеPO4Скачать
Бензин или электро ?Скачать
Как сделать электромотор своими руками. Моторчик из батарейки #oloСкачать
