In den späten 1800er Jahren fand in Frankreich das erste wettbewerbsfähige Autorennen der Welt statt. Jetzt wird das Land die Voraussetzungen für die nächste Revolution im Motorsport schaffen: das erste "Nanocar" -Rennen überhaupt.
Vier Teams werden am 28. April im Nationalen Zentrum für wissenschaftliche Forschung (CNRS) in Toulouse gegen winzige Fahrzeuge aus einem einzigen Molekül antreten. Der Wettbewerb wird live auf YouTube für Fans des Motorsports und der neuesten Wissenschaft übertragen.
Neben einem Spektakel soll der Wettbewerb die wachsenden Fähigkeiten sogenannter molekularer Maschinen demonstrieren. Drei europäische Wissenschaftler haben den Nobelpreis für Chemie 2016 erhalten, weil sie die Fähigkeit demonstriert haben, Geräte auf molekularer Ebene zu entwerfen und zu bauen, die wie herkömmliche Maschinen funktionieren, indem sie Eingangsenergie in mechanische Arbeit umwandeln.
Einige der am Rennen teilnehmenden Nanocars haben ein ähnliches Layout wie herkömmliche Fahrzeugkonstruktionen, andere ahmen die Bewegung von Dingen nach, die so unterschiedlich sind wie Raupen, Luftkissenfahrzeuge und Windmühlen. Christian Joachim, Senior Researcher bei CNRS und Direktor des NanoCar Race, sagte gegenüber Live Science, die Organisatoren seien bestrebt, den Innovationsgeist des frühen Motorsports aufrechtzuerhalten.
"1894 wurde das erste Autorennen zwischen Paris und Rouen organisiert. Wenn Sie genau hinschauen, haben sie damals beschlossen, alle Arten von Antrieben beizubehalten", sagte er. "In unserem Wettbewerb haben drei Autos aus drei verschiedenen Teams Räder, ein Chassis und ähnliches. Drei sind nichts dergleichen. Wir haben absichtlich eine große Variation molekularer Designs akzeptiert, um zu verstehen, was am besten funktioniert."
Das Rennen wird durch ein einzigartiges Rastertunnelmikroskop (STM) ermöglicht. Mit einem STM können Forscher einzelne Atome mit einer ultrafeinen Metallspitze abbilden und manipulieren. Das bei CNRS untergebrachte Gerät verfügt jedoch über vier Spitzen, sodass vier verschiedene Benutzer gleichzeitig auf derselben Oberfläche arbeiten können.
Diese Spitzen werden verwendet, um winzige elektrische Impulse an die Fahrzeuge zu senden, die jeweils nur aus wenigen hundert Atomen bestehen, um sie auf einer Rennbahn aus Goldatomen anzutreiben. Die chemische Struktur jedes Nanowagens wurde speziell so entworfen, dass die Energie dieser Impulse ihn vorwärts treibt, sagte Joachim.
Die Idee für den Wettbewerb kam 2013, aber es hat mehr als drei Jahre gedauert, bis die Organisatoren die Rennbahn entworfen, das STM für das Rennen angepasst und die Teams ihre Nanocars entworfen haben.
Neun Teams bewarben sich zunächst um die Teilnahme, und sechs wurden ausgewählt, um die letzten Etappen des Rennens zu erreichen. Nur vier Nanocars können an diesem Tag teilnehmen, so dass die am besten vorbereiteten Teams nach Angaben der Rennorganisatoren kurz vor dem Rennen ausgewählt werden. Im Gegensatz zu anderen Motorsportwettbewerben steht für die Teams kein Preisgeld auf dem Spiel. Die Forscher wetteifern nur um eine Trophäe und prahlen mit Rechten.
Die Technologie im Herzen des Rennens hat potenziell transformative Anwendungen in Bereichen von der Medizin bis zur Mikroelektronik. Fortschritte in der Elektronik beruhten traditionell auf der immer stärkeren Miniaturisierung von Komponenten wie Transistoren, sagte Joachim, und die Fortsetzung dieses Trends wird letztendlich die Fähigkeit erfordern, Bauelemente Atom für Atom zu konstruieren.
Diese technologische Realität mag weit entfernt sein und es ist schwierig, das endgültige Potenzial der molekularen Maschinen vorherzusagen. Das Rennen wird jedoch dazu beitragen, wichtige Fragen zu ihrer Robustheit gegenüber anhaltenden Impulsen aus dem STM und der Fähigkeit, mehrere Geräte auf demselben zu koordinieren, zu beantworten Oberfläche, fügte Joachim hinzu.
"Eine Lektion, die wir lernen werden, wird sein: Können wir wirklich vier verschiedene Moleküle auf dieselbe Oberfläche bringen und sie auf dieselbe Oberfläche treiben?" er sagte. "Dies wurde noch nie zuvor gemacht, daher werden wir die Maschinen, die Software und die Technologie lernen, die es uns ermöglicht, dies zu tun."
