3,2,1! SANCAR taldea motoreak berotzen ari da nanocar Race II-rako

Published: Martxoa 17, 2022

Estatuko bi talde nanoautoen “1 Formulan” lehiatuko dira, munduko lasterketarik txikienean

  • Donostiako eta Compostelako SANCAR tandema (CFM, DIPC eta CIQUS-USC) eta Madrilgo NANOHISPA (IMDEA Nanociencia / Linkoping Unibertsitatea) dira Nanocar Race II nazioarteko lasterketaren bigarren edizioan parte hartzeko ziurtatuta dauden 8 taldeetako bi.
  • Nanocar Race nanolasterketan, urrezko gainazal batek osatutako zirkuitu batean tunel-efektuko mikroskopio baten puntaren bidez gidatzen diren molekulak dira ibilgailuak.
  • Makina molekularren garapenari eta manipulazioari buruzko ezagutza aurreratzea da lehiaketaren helburua.

Jarraitu lasterketa zuzenean youtube

SANCAR taldeko ikerlarietako batzuk, pilotoak barne, Donostiako laborategian

Nanomekanikariak Nanocar Race II nanoautoen nazioarteko lasterketarako motorrak berotzen ari dira jada. Nanocar Race munduko auto-lasterketarik txikiena da; tunel-efektuko mikroskopio baten puntaren bidez gidatzen diren molekulak dira lasterketako ibilgailuak. Molekulak oso txikiak dira, 100 bat atomok osatu ohi dituzte eta 3 bat nanometroko tamaina dute. Panorama horretan, erraz uler daiteke hain ibilgailu txikia maneiatzea oso zeregin korapilatsua dela.

Txapelketa ez dago edonoren eskura. Ikertzaileek tunel-efektuko mikroskopio (STM ingelesezko siglen arabera) baten punta erabiltzen dute nanoautoak zirkuituan barrena mugitzeko. Debekatuta dago molekulak mikroskopioaren puntarekin ukitzea; puntaren bultzada mekanikorik gabe mugitu behar dituzte ibilgailuak. Bultzada-mekanismoa inelastikoa (bibrazio-moduen eszitazioarekin edo korronte elektrikoak induzitutako aldaketa estrukturalekin erlazionatua) edo dipolarra (nanoautoaren eta STMaren puntaren arteko aldarapen edo erakarpen elektrikoaren emaitza) izan daiteke. Tipikoki, nanoauto batek hamarnaka nanometro egingo ditu aldi bakoitzean; beraz, oso eskala txikian gertatzen da lasterketa.

Aurten ere lasterketaren kontrol-zentroa Toulousen egongo da, Boule de Rangueil-en, infinituki txikiaren zientziarako leku historikoki enblematikoan

24 orduko epean distantziarik handiena betetzea lortzen duen taldea izango da Nanocar Race lasterketaren irabazlea. Nanoplaza guztiak leku bakar batetik pilotatuko dituzte, Toulousetik, baina, fisikoki, nanoautoak mundu osoan zehar sakabanatuta egongo dira, parte hartzen duten erakundeen mikroskopioetako bakoitzean: Madrilgo Nanozientziako Ikasketa Aurreratuen Institutua (Madril), Materialen Fisika Zentroa (Donostia), Technische Universität (Dresden, Alemania), Graz Unibertsitatea (Austria), Estrasburgoko Unibertsitatea (Francia), Materialen Nanoarkitekturako Nazioarteko Zentroa (Ibaraki, Japonia), Ohioko Unibertsitatea (Ameriketako Estatu Batuak) eta Paul Sabatier Unibertsitatea (Toulouse). Lehiaketa horren azken helburua da lan erreala egiteko, adibidez, karga molekularra eramateko gai diren nanomakinen garapena eta manipulazioa aurreratzea.

Lasterketan estatuko bi taldek parte hartuko dute: Donostiako eta Santiago de Compostelako SANCAR taldea CFM, DIPC eta CIQUS-USC zentroetako ikertzaileek; eta Madrilgo NANOHISPA taldea Madrilgo Nanozientziako Ikasketa Aurreratuen Institutuko eta Linkoping Unibertsitateko (Suedia) ikertzaileek osatuko dute. Estatu mailako presentzia handia da mundu osoko taldeek parte hartzen duten lasterketa honetan: Ameriketako Estatu Batuak, Alemania, Austria, Japonia eta Frantzia.

SANCAR

SANCAR taldearen ibilgailu-molekula.

Eskala txiki-txikia bada ere, nanoauto hau martxan jartzeko ahalegina sekulakoa izan da. Bat Formulako talde baten antzera, SANCAR puntuan jartzeko prozesua luzea izan da, eta Santiago de Compostelako Unibertsitateko Kimika Biologikoaren eta Material Molekularren Ikerketa Zentroko (CiQUS) kimikarien eta Donostia International Physics Centerreko eta Materialen Fisika Zentroko (CFM, UPV/EHUren eta CSICen zentro mistoa) materialen fisikaren arloko ikertzaileen arteko lankidetza behar izan da.

Diego Peña irakasleak eta bere taldeak, CiQUSeko Jesús Castro, Dulce Rey eta Manuel Vilas doktoreek osatuak, diseinatu eta eraiki dute molekula. SANCAR 128 karbono, hidrogeno eta oxigeno atomok osatzen dute. Pentafenozko txasisa du, fenilozko zortzi gurpil eta bi ester talde propultsio-motor modura. Horiek horrela, SANCAR handi samarra da, baina erraz maneiatzekoa.

Sistemaren kontzepzio teorikoaz Nicolás Lorente doktorea eta Roberto Robles doktorea arduratu dira, DIPCkoak eta CFMkoak biak ere. Puntuan jartze esperimentala eta entrenamendua CFMko eta DIPCko nanofisikako laborategitik egin dira, Jan Patrick Calupitanen, Martina Corso doktorearen, Paula Ánguloren, Tao Wang doktorearen, Alejandro Berdoncesen eta gaur egun bere ikerketa Asturiasko CINNan garatzen duen Dimas G. de Oteiza doktorearen eskutik. Lucia Vitali irakasleak (CFMkoa hori ere) STM mikroskopioa eskuratu du. Hor kokatzen da SANCARen lasterketa-pista, pilotuek urrunetik kontrolatuko dutena, Toulousetik.

NANOHISPA

Madrilgo Nanozientziako Ikasketa Aurreratuen Institutuko irakasle David Écijak zuzendutako ikerketa-taldea egongo da Madrilgo taldearen aginte-mahaian. David Ecija irakaslea, Koen Lauwaet doktorea, Ana Sánchez doktorea, Ignacio Urgel doktorea eta Ana Barragán doktorea, ikertzaileak guztiak ere, Toulouseraino joango dira nanolasterketen panoramako 24 ordu zirraragarrienetan lehiatzeko. Emilio M. Pérez irakaslearen ikerketa-taldea arduratu da nanoautoa fabrikatzeaz. SPARC lehiaketa-molekula sintetizatu dute, azkarrena izateko betekizun guztiak betetzen dituela ziurtatuta: pisu molekular txikia, substratuarekiko interakzio txikia, eta momentu dipolarra propultsio gisa erabiltzen duena.

Egitura kimikoak gainazal baten gainean mugitzeko aukera ematen dio nanoautoari STM mikroskopioaren punta hurbiltzen zaionean. NANOHISPA taldearen molekula 70 atomok osatzen dute, atzeko gurpilak toluenozkoak ditu eta aurreko gurpilak bentzenozkoak, antrazenozko txasisari ainguratuak. Hidrokarburoen nanoarkitektura minimalista horrek “motorra” ere badu: autoa eremu elektrikoaren gradienteekiko sentikor egiten duen momentu dipolarra, nanoplaza propultsatzeko eta maniobratzeko erabil daitekeena. Rodolfo Miranda irakasleak, Madrilgo Nanozientziako Ikasketa Aurreratuen Institutuko zuzendari eta Espainian tunel-efektuko mikroskopioa sartzen aitzindariak, konfiantza du NANOHISPA taldearen aukeretan: “taldeak esperientzia handia du sintesi molekularrean eta tunel-efektuko mikroskopioaren bidezko manipulazioan” esan du Miranda irakasleak. NANOHISPA taldea Fisikako eta Kimikako Errege Elkarteek (RSEQ, RSEF) babesten dute ofizialki, Nanozientzian eta Material Molekularretan Espezializatutako Taldearen (GENAM) eta Scienta Omicron enpresaren bitartez.

Nanocar Race nazioarteko bigarren lasterketa Europako MEMO proiektuaren (MEchanics with MOlecules) esparruan antolatuta dago. Lehiaketa zuzenean transmitituko da Toulouseko CEMES-CNRS campusetik. Gidariek 2022ko martxoaren 24ko 11:00etan abiaraziko dituzte motorrak, nanomunduko lehiaketarik zirraragarrienean 24 orduz lehiatzeko. Talde guztiak aldi berean lehiatuko dira Toulouseko gela beretik, beren nanoautoak urrunetik kontrolatuta.

Lehen Nanocar Race lasterketa 2017ko apirilean egin zen, eta 100.000 pertsona baino gehiagok jarraitu zuten Youtubeko NanoCarRace kanalaren bitartez. Bigarren edizio honetan, ekitaldiak arreta mediatiko handiagoa izatea espero da.

8 talde. 24 ordu. Ezin duzu galdu Nanocar Race lasterketaren edizio bikain hau.