«Без сомнения, нанометровые электромеханические приводы и моторы обладают огромным потенциалом, — сообщил один из разработчиков наноустройства Алекс Зеттл (Alex Zettl). — Многие разработчики микроэлектромеханических систем, так называемых MEMS, были бы очень рады использовать наноподшипники, наномоторы и наноприводы в своих системах более крупного порядка»
Компоненты разработанного в Беркли устройства интегрированы в кремниевый чип. Вал ротора, каковым является нанотрубка, расположен между двумя электропроводящими опорами. Пластина самого ротора окружена тремя жестко закрепленными электродами — статорами. Прикладывая напряжение до пяти вольт между ротором и статорами, можно регулировать положение роторной пластинки, также как и скорость и направление вращения пластины. При этом нанотрубка служит одновременно валом и проводником тока для подачи потенциала на ротор. Для снижения трения на валу и обеспечения возможности вращения ротора на все 360 градусов внешняя поверхность нанотрубки была предварительно «отполирована и выпрямлена», для чего между ней и статором было приложено очень большое напряжение — около 80 вольт (при этом поверхностный слой нанотрубки был удален).
Другой, собранный в Беркли наномоторчик состоит из двух капель жидкого металла (большой и маленькой), помещенных на поверхность находящейся под током углеродной нанотрубки. Электрического тока, питающего трубку, оказывается достаточно, чтобы заставить маленькую и большую капли интенсивно обмениваться атомами, совершая работу.
Отбирая атомы у более крупной капли, «малышка» растет и, таким образом, накапливает потенциальную энергию, увеличивающуюся по мере роста ее поверхностного натяжения. В конце концов, «малышка» увеличивается до такого размера, что обе капли соприкасаются и накопленная ею энергия мгновенно отдается более крупной капле через создающийся при этом гидродинамический канал.
Скачать видео работы наномотора
(с любезного разрешения Zettl Research Group, Lawrence Berkeley National Laboratory and University of California at Berkeley)
Таким образом, собранная исследователями из группы Алекса Зеттля (Alex Zettl) схема представляет собой «релаксационный осциллятор» с регулируемой рабочей частотой. Механически связав такой осциллятор с каким-либо не слишком крупным объектом можно получить нанодвигатель, применимый в микроэлектромеханических системах (MEMS) Пиковая мощность опытного образца составила 20 микроватт. Принимая во внимание его более чем скромные (всего 200 нм) размеры, можно сказать, что удельная мощность наномотора примерно в 100 миллионов раз выше, чем у 6-цилиндрового 225-сильного двигателя от автомобиля Toyota Camry.
