Σε μια ηλιόλουστη ημέρα με καθαρό ουρανό, το φως μπορεί είναι ζεστό, μια πραγματική ζωογόνος πηγή. Αλλά δεν είναι μόνο αυτό. Είναι μια πηγή καθαρής ενέργειας, που μπορεί να πάρει πολλές μορφές. Ακόμα και να μεταμορφωθεί σε νανομηχανή, αρκεί να ξεκλειδώσουμε τα μυστικά του, εκμεταλλευόμενοι τις θαυμαστές ιδιότητες που κρύβονται στο εσωτερικό του.
Ακόμα δεν είμαστε σε αυτό το σημείο αλλά πλησιάζουμε, αφού μηχανικοί από το Πανεπιστήμιο το Σικάγο δημιούργησαν μια νανονημηχανή που μετατρέπει το φως από ακτίνες λέιζερ σε έργο. Μάλιστα, αυτή η οπτικά τροφοδοτούμενη διάταξη αυτοσυναρμολογείται και θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για τον χειρισμό μικροσκοπικών φορτίων, σε μέγεθος νανοκλίμακας.
H δημοσίευση της σχετικής εργασίας έγινε στο Optica, το περιοδικό της Οπτικής Εταιρείας των ΗΠΑ και περιγράφει μια μηχανή η οποία βασίζεται σε έναν τύπο ύλης που είναι γνωστός ως «οπτική». Σε αυτό τον τύπο ύλης, μεταλλικά νανοσωματίδια συγκρατούνται μεταξύ τους από το φως και όχι από χημικούς δεσμούς που συναντάμε στην τυπική ύλη.
Στην οπτική ύλη ένα πεδίο λέιζερ δημιουργεί αλληλεπιδράσεις μεταξύ μεταλλικών νανοσωματιδίων που είναι πολύ μικρότερα από το μήκος κύματος του φωτός. Αυτές οι αλληλεπιδράσεις αναγκάζουν τα σωματίδια να αυτοσυναρμολογούνται σε διατεταγμένες συστοιχίες. Σε προηγούμενες εργασίες, οι ερευνητές ανακάλυψαν ότι όταν η οπτική ύλη εκτίθεται σε κυκλικά πολωμένο φως περιστρέφεται ως ένα άκαμπτο σώμα, με κατεύθυνση αντίθετη της πόλωσης. Με άλλα λόγια, όταν το φως περιστρέφεται προς μία συγκεκριμένη κατεύθυνση, η συστοιχία οπτικής ύλης αποκρίνεται ακαριαία περιστρεφόμενη προς την αντίθετη.
Ξεκινώντας από αυτό το φαινόμενο, οι μηχανικοί δημιούργησαν μια διάταξη οπτικής ύλης που λειτουργεί σαν κανονική μηχανή, βασισμένη σε αλληλοσυνδεόμενα γρανάζια. Σε τέτοιες μηχανές, όταν περιστρέφεται ένα γρανάζι, το μικρότερο γρανάζι περιστρέφεται στην αντίθετη κατεύθυνση. Η μηχανή οπτικής ύλης χρησιμοποιεί κυκλικά πολωμένο φως λέιζερ για να δημιουργήσει μια συστοιχία νανοσωματιδίων, που έχουν τον ρόλο του μεγαλύτερου γραναζιού. Αυτό το «γρανάζι» μετατρέπει το κυκλικά πολωμένο φως σε ορμή και επηρεάζει ένα μεταλλικό σωματίδιο ώστε να περιστραφεί προς την αντίθετη κατεύθυνση.
Μπορεί να φαίνεται ως κάτι απλοϊκό αλλά δεν είναι. Πρόκειται για λειτουργίες που λαμβάνουν χώρα σε νανοκλίμακα, όχι τυχαία, αλλά καθορισμένα μετά από ανθρώπινη παρέμβαση, με βάση την αξιοποίηση ενός φυσικού φαινομένου.
Στη διάταξη που δημιούργησαν οι ερευνητές, χρησιμοποιήσαν λέιζερ με μήκος κύματος 600 νανομέτρων και σωματίδια μόλις 150 νανόμετρα σε διάμετρο, μέσα σε νερό. Οι προσομοιώσεις έδειξαν ότι μια μεγαλύτερη μηχανή, κατασκευασμένη από πολλά περισσότερα σωματίδια θα παρήγαγε περισσότερη δύναμη.
Το 2016, το Νόμπελ Χημείας μοιράστηκαν τρεις πρωτοπόροι χημικοί ο Γάλλος Ζαν-Πιερ Σοβάζ, ο βρετανός σερ Φρέιζερ Στόνταρτ και ο Ολλανδός Μπερνάρ Φερινγκά, για τον σχεδιασμό και τη σύνθεση μοριακών μηχανών, οι οποίες μπορούν να εκτελούν συγκεκριμένες κινήσεις όταν τροφοδοτούνται με ενέργεια. Τα μοριακά νανοσυστήματα που δημιούργησαν, ήταν αντίστοιχα με τους πρώτους ηλεκτρικούς κινητήρες που κατασκευάστηκαν τη δεκαετία του 1830.
