Pikkuruista sukeltajaa on vielä vaikea ohjata. Kuva: Loïc Samuel/Rice University
Pikkuruista sukeltajaa on vielä vaikea ohjata. Kuva: Loïc Samuel/Rice University

Laite koostuu vain 244 atomista.

Nanotutkijat ovat valmistaneet ensimmäisen nanokoon sukellusveneen, joka liikkuu nesteissä. Molekyylin kokoisessa sukellusveneessä on vain 244 atomia. Sen rakensi Ricen yliopiston kemisti James Tour ryhmineen Houstonissa Texasissa.

Ultrapieni sukellusvene saa energiansa valosta, ultravioletista valosta ja laservalosta. Vaikka sukellusvene liikkuu nopeimmillaan vain noin 2,5 senttiä sekunnissa, on se omassa mittaluokassaan erittäin nopea.

”Tämä on nopein tunnettu nesteessä liikkuva molekyyli”, Tour uskaltaa väittää.

Venemolekyyli liikkuu nesteessä nopeammin kuin samankokoiset molekyylit värähtelevät nesteessä luonnostaan. Veneen nopeus mitattiin konfokaalilla pyyhkäisymikroskoopilla, jolla saattoi myös nähdä sen kolmiulotteisen rakenteen.

Nanokoon sukellusvenettä ei vielä osata ohjata. Kokeissa on kuitenkin todistettu, että sillä voi kuljettaa alle kymmenen nanometrin kokoisia molekyylejä eri nesteissä. Nanometri on millimetrin miljoonasosa.

Kuljetuksia varten nanolaite onkin rakennettu. Sukellusveneellä voisi esimerkiksi rahdata lääkemolekyylejä tarkasti haluttuun kohteeseen.

Sama Tourin ryhmä rakensi jo vuosikymmen sitten myös nanoauton, siis auton, joka koostui yhdestä molekyylistä. Vaikka auto oli pieni, siinä oli neljä ”pyörää”, joiden avulla nanoauto saattoi ajaa alustaa pitkin.

Tour sanoo, että nanotutkijat ovat muuallakin koonneet atomeista mikroskooppisen pieniä laitteita. Useimpien valmistukseen on kuitenkin käytetty myrkyllisiä kemikaaleja. Tourin laboratorion nanosukeltaja tehtiin myrkyttömästi kemiallisessa kokoonpanossa, jossa on 20 työvaihetta.

Moottorit toimivat hieman samaan tapaan kuin bakteerien häntäsiimat. Ne vastaavat laivan potkuria.

Nanovene liikahtaa eteenpäin, kun sukellusveneen atomien kaksoissidokseen osuu ultraviolettia valoa. Silloin tapahtuu niin sanottu fotoisomeroituminen. Jos niitä on kaksi peräkkäin, osa molekyyliä on pyörähtänyt kokonaan ympäri. UV-valo siis saa osan molekyylistä pyörimään väkkärän lailla kaksoissidoksen ympäri.

”Tämä on kehittelyn ensiaskel. Olemme osoittaneet että rakennelma toimii. Nyt alamme pohtia, mihin kaikkeen tämä laite sopii”, sanoo venettä koonnut Ricen yliopiston jatko-opiskelija Victor García-López.

Tutkijat kuvasivat nanosukellusveneen Nanoletters-tiedelehdessä, ja siitä raportoi Science Daily.