Человечество стоит на пороге нанотехнологической революции – широкого применения устройств сверхмалых размеров. Уже сейчас миниатюрные механические аппараты стали неотъемлемой частью компьютерных дисплеев, микроструйных принтеров и других высокотехнологических устройств. А в последние годы ученые создают агрегаты, которые невозможно увидеть невооруженным глазом.

Начнем в порядке убывания. Англичане в лабораториях университетов в Кембридже и Бирмингеме разрабатывают двигатель внутреннего сгорания на углеводородном сырье. Он будет умещаться на платформе размером 15х5 мм. Подобные двигатели придут на смену электрическим аккумуляторам, используемым сегодня в медицинских приборах, ноутбуках, сотовых телефонах, детских электронных игрушках и прочих устройствах небольшого размера. При частоте вращения 50 тысяч оборотов в минуту мотор будет развивать мощность 11,2 Вт, а главное – прослужит он в 20 раз дольше аккумулятора аналогичной массы.

Благодаря методам литографии и микроэлектроники с 1980-х годов создаются агрегаты, детали которых имеют толщину 1 микрон (миллионная доля метра). Чтобы привести в действие такую минимашину, хватит сил даже микробам. Полгода назад в японском Национальном институте современных промышленных исследований и технологий для запуска микродвигателя в качестве рабочей силы впервые использовались бактерии Mycoplasma mobile. С учетом их размеров (1 микрон) они чрезвычайно подвижны – могут развивать скорость до 1,8 см/ч.

Японские биотехнологи смонтировали на кремниевом чипе сразу 20 000 кварцевых роторов, каждый диаметром около 20 микрон – то есть в 4–5 раз тоньше человеческого волоса. Затем с помощью витамина B7 к роторам приклеили бактерии, и те начали двигаться по дорожкам из белков, вращая моторы. Как полагают авторы проекта, эту разработку можно будет использовать для генерации небольших токов и для создания микроскопических насосов.

Но и это не самый маленький из современных моторов. Ученые из Калифорнийского университета в Беркли (США) построили двигатель в 100 раз меньший – всего 200 нанометров в поперечнике (1 нанометр – одная миллиардная доля метра). Состоит этот микроскопический механизм из двух капель металла, лежащих на углеродной трубке нанометрового размера.

Одна из капель меньше другой. Когда через подложку пропускают слабый ток, меньшая капля «отбирает» атомы у большей, накапливая энергию и увеличиваясь в размере, пока две капли не соприкоснутся. В момент контакта накопленная энергия передается большей капле, и цикл начинается снова. Мощность нанодвигателя составляет 20 мкВт, но по своей удельной мощности он в 100 миллионов раз (!) превосходит мощность 6-цилиндрового мотора популярного автомобиля Toyota Camry.

Автомобили тоже бывают микроскопическими. Исследователи из Университета Райса (США) создали автомашину размером с одну молекулу (4 нанометра, в 20 000 раз тоньше волоса). У наномобиля имеются шасси, две оси и на них четыре шарообразных колеса, состоящих из 60 атомов углерода каждое. Когда механизм помещают на поверхность из золота и нагревают, он перекатывается по ней. 

Позже создатели машины оснастили ее световым двигателем. При попадании света ротор начинает вращаться, приводя автомобиль в движение. «Нам хотелось бы научиться перемещать нанообъекты и производить работы в молекулярном масштабе, – говорят разработчики. – Наномобили могут послужить отличными испытательными образцами для этих целей».

Упражнения с наночастицами должны привести технологов к заветной цели – созданию нанороботов, которые смогут манипулировать отдельными атомами без помощи человека. То есть будут строить из любого материала предметы с заданными свойствами. Ожидается, что появление нанороботов принесет небывалые выгоды. Отпадет, например, потребность в лекарствах: умные машины, введенные в организм, будут следить за его состоянием и в случае небходимости приходить на помощь на клеточном уровне.    geo_icon