(26.09.2011)

Das viele Elektroautos klein sind, daran hat man sich schon gewöhnt – nun haben US-Wissenschaftler eine neue Dimension auf dem Gebiet erreicht:

Denn Wissenschaftler in den USA haben einen neuartigen Nanomotor entwickelt, dies sei der erste elektrisch betriebene Nanomotor und gleichzeitig der kleinste Motor der Welt.

Wissenschaftler der Tufts Universität in Medford im US-Bundesstaat Massachusetts haben einen winzigen Elektromotor entwickelt, dies soll laut der Forscher um den Chemiker Charles Sykes der kleinste Motor der Erde sein. Denn der Motor besteht nur aus einem einzigen Molekül und damit schafft es der E-Motor auch in das Guinness-Buch der Rekorde.

Da es für ein Auto nicht mehr viel braucht, wenn man erst einmal den Motor hat, kann man theoretisch mit dem kleinsten Nanomotor auch das kleinste Elektroauto der Welt bauen. Einen wirklichen Zweck hat es sicherlich nur zu Demonstrationszwecken und um zu zeigen, was alles mit der modernen Wissenschaft möglich ist.

In weiter, weiter Zukunft könnte man mit der Nanotechnolgie viele Einsatzzwecke ergründen, angefangen von der Medizin (zum Beispiel könnten so Operationen von Innen durchgeführt werden, in dem der Mensch einfach eine kleine Spritze mit Nanorobotern bekommt) bis hin zur Kolonisierung fremder Planeten.

Laut der Wissenschaftler gab es zwar bereits Motoren im molekularen Maßstab, diese würden allerdings mit Licht oder durch chemische Reaktionen angetrieben.

Ein elektrisch betriebener Motor wurde bis jetzt nur theoretisch beschrieben, nun hat der Chemiker Charles Sykes einen Motor konstruiert, welcher nur 1 Nanometer  misst. Der bisher kleinste Nanomotor war 200-mal größer – nun überlegen die Forscher um Sykes, ob sie den Elektromotor für das Guinness-Buch der Rekorde anzumelden.

Der Nanomotor besteht aus einem Butylmethylsulfid-Molekül, das auf einem Substrat aus leitfähigem Kupfer sitzt. Das Schwefelatom im Zentrum des Moleküls verankert sich auf dem Kupfer. Von dem Schwefel gehen zwei Arme aus Kohlestoffteilchen ab, an den Wasserstoffteilchen sitzen. Der eine Arm besteht aus vier, der andere aus einem Kohlenstoffteilchen.

Der Motor wird mit Hilfe eines Niedrigtemperatur-Rastertunnelmikroskops (Low-Temperature Scanning Tunneling Microscope, LT-STM) gesteuert: Über die aus Metallspitze des LT-STM wird eine elektrische Spannung an das Molekül angelegt, dies lässt das Molekül um die Bindung zwischen dem Schwefel und dem Kupfer rotieren.

Über die Temperatur des Nanoelektromotor kann die Drehrichtung und -geschwindigkeit gesteuert werden: Je höher die Temperatur ist, desto schneller rotierte der Motor, was es schwieriger macht, ihn zu kontrollieren. Die ideale Temperatur, um den Motor zu betreiben, sind, so fanden die Wissenschaftler heraus, frostige 5 Kelvin, etwa minus 268 Grad Celsius. Da diese Temperatur nur in Laborbedingungen auf der Erde existiert, muss man noch etwas warten, bis das kleinste Elektroauto der Welt unbemerkt vom menschlichen Auge fahren kann.

Wenn die Forscher es geschafft haben, die Motoren auch bei normalen Temperaturen zu steuern, dann gibt es viele Anwendungsmöglichkeiten:

„Sobald wir die für das Funktionieren dieser Motoren nötige Temperatur besser im Griff haben, könnte es Anwendungen in verschiedenen Mess- oder medizinischen Geräten mit kleinen Röhren geben“Sykes.

Die Reibung einer Flüssigkeit an den Wänden der Röhren steige in diesen Größenordnungen. Würden die Röhren mit diesen Motoren ausgestattet, dann könnten sie die Flüssigkeiten hindurch pumpen. Eine andere Möglichkeit sei, den Nanomotor als Teil eines Digitalfilters, wie er beispielsweise in Mobiltelefonen vorkommt, zu verwenden.

Es bleibt also spannend, wann und ob es das erste Elektroauto in Nanogröße geben wird.

 

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Kai
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