나노카 레이스

Nanocar Race

나노카 레이스는 분자 기계와 이를 제어하는 데 사용되는 과학 기기의 성능을 테스트하는 것을 목적으로 하는 국제 과학 대회입니다.분자 경주는 100나노미터 트랙에서 이루어지며 2017년 4월 28일과 29일 툴루즈에서 처음으로 열렸다.

역사

이 레이스의 아이디어는 2013년 1월 CEMES-CNRS의 툴루즈 주최자에 의해 ACS Nano 매거진에 공식화되어 참가 팀에 적절한 나노카 준비를 위한 시간을 주기 위한 애플리케이션 요청이 시작되었습니다.이 레이스는 2015년 11월 툴루즈 국립과학연구센터에 의해 Futurapolis1 [1]기간 동안 공식적으로 발표되었습니다.이 경우,[2] 5개 팀이 2015년 11월 27일에 시제품 프로젝트를 발표했습니다.

4대의 차량으로 구성된 세계 [3]최초의 레이스는 2017년 4월 28일 툴루즈의[5] CEMES-CNRS에서 시작되어 36시간 동안 진행되었다.툴루즈 주최측은 또, 2대의 차량의 경쟁에 합의해, CEMES-CNRS 레이스 룸으로부터 인터넷을 개입시켜 자신의 실험실의 현미경으로 리모트 제어한다.이것들은 오하이오 및 그라즈-라이스에서 온 차량과 관련이 있다.

이 대회의 제2회 대회인 나노카 레이스 II는 2021년에 개최되며, 현재 유럽 프로젝트 H2020: MEMO(2017-2021)[6]의 지원을 받아 준비 단계에 있다.

경쟁.

트랙

첫 번째 경기의 트랙은 금색 표면이며, 차량을 잃지 않기 위해 레이스 레인을 정의하는 홈이 있다.그것은 길이가 약 100나노미터이고 두 개의 [5]굴곡을 포함한다.10mbar의 1차−10 진공 상태에서 -269°C까지 냉각된 작은 인클로저에 위치하며, 이 이벤트를 위해 소형화된 4개의 스캔 터널링 현미경(STM)[5]에 의해 동일한 표면에서 동시에 관찰됩니다.각 현미경은 단일 차량(나노카)을 운전합니다.

이 경기 동안 나노카들은 36시간 동안 골드 트랙에서 가능한 한 멀리 움직여야 한다.시간당 5나노미터의 속도가 예상되었다[7].

나노카

나노카는 구조적으로 정의된 [8]방향으로 고체 표면을 가로질러 굴러갈 수 있는 새로운 종류의 분자 기계이다.그것들은 본질적으로 몇 십에서 수백 개의 수소와 탄소 원자로 구성된 분자로 1에서 3나노미터의 크기를 가지고 있다.

나노카(nanocar)는 STM의 선단으로부터의 전기 충격 및 전자 전달에 의해 단계적으로 추진됩니다.결과적으로 발생하는 터널 전류는 현미경의 끝과 일반적인 금속 트랙 사이에서 나노카를 통해 흐릅니다.팁에 직접 기계적 접촉은 없습니다.따라서 나노카는 경주 중에 현미경 끝에 의해 밀리거나 변형되지 않습니다.나노카를 통과하는 전자 중 일부는 나노카의 모터를 활성화시키는 분자 내 작은 진동으로 에너지를 방출합니다.

2017년 나노카 레이스 I

팀

결과.

금빛 표면에서의 경주는 133나노미터의 [9]거리를 달린 후 먼저 결승선을 통과한 스위스 팀이 이겼다.

은색 표면에서는 라이스 대학과 그라츠 대학의 오스트리아계 미국인 팀의 차량이 [10]시속 95나노미터의 최고 속도로 최초의 속도를 기록했으며, 금색 표면에서 같은 나노카들의 움직임이 [11]금색 표면에서보다 느리다는 점에서 금색 표면에서 경주를 한 스위스 팀과 동등하게 순위를 매겼다.이 차량은 Graz 대학의 현미경으로 [citation needed]툴루즈 경주장에서 원격 조종되었다.화학 구조의 특정 특성뿐만 아니라 완전히 새로운 조작 기술(시간 소모적인 이미징 단계 없이)이 이 나노카를 매우 [12]빠르게 만들었습니다.이러한 특성은 심지어 공식 경주 트랙이 완료된 후 1000nm 이상의 거리를 완주할 수 있게 했다.

오하이오대 미국팀은 20나노미터가 지나도 뚜렷한 이유 없이 되돌아왔고, 독일팀은 재시동을 걸지 못하고 차량 2대를 부쉈고, 일본팀은 결국 [10]포기했다.프랑스 팀은 표면에서 차량을 잃어버렸고, "경쟁에서 가장 우아한 차"[10]라는 상징적인 상으로 위안을 삼아야만 했다.

2022년 나노카 레이스 II

팀[13][14]

결과.

NANOHISPA와 NIMS-MANA는 각각 약 54바퀴를 돌며 678nm와 1054nm를 커버해 모두 1위를 차지했다.첫 번째는 육교를 위해 차선을 바꾼 반면, 두 번째는 도랑을 건너서 되돌아가는 모습을 보였다.StrasNanocar는 476nm를 커버하고 28바퀴를 [14]돌며 3위를 차지했다.

과학적 관심

이러한 종류의 경주를 가능하게 하기 위해, 트랙의 선택과 준비, 감시 및 제어 장치의 개선, 특히 전류 측정의 민감도, 같은 표면과 마이크로에서 매우 다른 많은 분자의 증발과 같은 상당한 수의 문제를 사전에 해결해야 했다.검증에[15] 대처하다

이 중 CNRS는 향후 절연체 표면에 원자별로 양자 전자회로를 준비할 수 있도록 하는 발전 분자 모터와 Tech-Atoms를 예로 들며, 그 계산 부품은 1nm 미만으로 측정될 것이다.

레퍼런스

  1. ^ "NanoCar Race : la course de petites voitures pour grands savants" [NanoCar Race: the race of small cars for great scientists]. La Dépêche du Midi (in French). November 30, 2017. Retrieved December 2, 2018.
  2. ^ "NanoCar Race, la première course internationale de molécules-voitures" [NanoCar Race, the first international race of molecules-cars]. Centre national de la recherche scientifique. November 24, 2015. Retrieved December 2, 2018.
  3. ^ Castelvecchi, Davide (2017). "Drivers gear up for world's first nanocar race". Nature. 544 (7650): 278–279. Bibcode:2017Natur.544..278C. doi:10.1038/544278a. PMID 28426017.
  4. ^ Donovan Thiebaud (April 29, 2017). "La NanoCar Race, course de l'infiniment petit pour de giga-défis" [The NanoCar Race, course of the infinite small for the giga-defis]. L'Express. Retrieved December 2, 2018.
  5. ^ a b c "Des nanovoitures bientôt en piste pour une course automobile" [Nano cars soon on track for a car race] (in French). Agence France-Presse. April 28, 2017. Retrieved December 2, 2018 – via Le Point.
  6. ^ "Nanocar Race II". memo-project.eu. 2018. Retrieved December 2, 2018.
  7. ^ Erwan Lecomte (April 6, 2017). "Nanocar Race : Top départ à 10h45 pour la course de molecules" [Nanocar Race: Top start at 10:45 for the race of molecules]. sciencesetavenir.fr (in French). Retrieved December 2, 2018.
  8. ^ J. AM. CHEM. SOC. 9, 128, 14, 2006, 4857
  9. ^ Julien Lausson (May 1, 2017). "NanoCar-Race : La Suisse remporte la première course de voitures moléculaires" [NanoCar-Race: Switzerland wins the first molecular car race]. Numerama (in French). Retrieved December 2, 2018.
  10. ^ a b c Erwan Lecomte (May 2, 2017). "Nanocar Race: Un bolide moléculaire laisse ses concurrents sur place" [Nanocar Race: a molecular racing car leaves its competitors on the spot]. sciencesetavenir.fr (in French). Retrieved December 2, 2018.
  11. ^ "Classement officiel" [Official classification]. nanocar-race.cnrs.fr (in French). 2018. Retrieved December 2, 2018.
  12. ^ "How to build and race a fast nanocar" [G. J. Simpson et al., Nature Nanotech. 12, 604 (2017)].
  13. ^ "The second NanoCar Race is off to a good start". CNRS News. Retrieved 2022-03-29.
  14. ^ a b Schledowetz, Juri. "Nanocar Race II - MEMO Project". www.memo-project.eu. Retrieved 2022-03-29.
  15. ^ Julien Lausson (April 28, 2017). "NanoCar-Race: Tout savoir sur la course de machines moléculaires" [NanoCar-Race: all about the race of molecular machines]. Numerama (in French). Retrieved December 2, 2018.