Нанороботы, резво манипулирующие нанотрубками, фуллеренами, выстраивая из них быстродействующие компьютеры и фабрикаторы – одно из самых заветных желаний любого нанотехнолога.

Серьезно, проблематика надежного и точного наноманипулятора достаточно давно обсуждается в нанотехнологических кругах. На заре развития нанотехнологий был даже учрежден приз за производство первого рабочего манипулятора. Он, кстати, до сих пор ждет своего победителя.

Последние известия на исследовательской ниве показывают: медленно, но верно розовые мечты ученых начинают исполняться. На этот раз простое устройство, похожее на руку робота, способно хватать и перемещать отдельные нанотрубки.

Рис. 1. Захват нанотрубки и ее отделение манипулятором

Манипулятор даже может отделять однослойные и многослойные углеродные нанотрубки от подложки после их производства методом химического осаждения в паровой среде с использованием плазмы (PECVD). Для этого необходима высокая точность и гибкость инструмента, которая была достигнута учеными из Дании и Германии.

Озлем Сардан (Ozlem Sardan) из Технического Университета Дании (Technical University of Denmark) и его коллега Волькмар Айхорн (Volkmar Eichhorn) из Университета Ольденбурга, Германия (University of Oldenburg) смогли доработать инструменты обычного атомно-силового микроскопа и сканирующего туннельного, получив уникальный электротермический захват, работающий с нанотрубками.

Оказывается, современному инструменту предшествовали две генерации менее совершенных захватов. Все они приводятся в действие электротермически. Ученые улучшили их, руководствуясь топологической оптимизацией. При этом третье поколение вдвое жестче предыдущего, где управляющие «тяги» располагались параллельно.

В текущей версии наноманипулятор представляет собой жесткий каскад механических «тисков». Манипулятор прикреплен к зонду атомно-силового микроскопа, и может управляться непосредственно исследователями.

Рис. 2. Три поколения микрозахватов для нанотрубок

Как говорит Озлем, третье поколение более всего подходит для дальнейшей миниатюризации. Специально для дальнейшего развития наноробототехники ученые добавили еще одну степень свободы манипулятору, а именно – вращение вокруг собственной оси.

Более того, манипулятор снабдили сенсорами, отслеживающими его линейное передвижение, что помогло программировать режим актюации закрытого цикла работы наномеханизма: передвижение к нанотрубке, ее захват и возврат в исходное положение. Дальнейшее исследование многослойных нанотрубок, захваченных манипулятором трансмиссионной электронной микроскопией (ТЭМ), показало, что в местах их контакта с захватом на их поверхности был частично деформирован слой аморфного углерода, обычно полностью покрывающий нанотрубку.

Исследования, проводившиеся командами из Дании и Германии являются частью европейского проекта NANOHAND, финансируемого Евросоюзом.

О своей работе ученые сообщили в декабрьском выпуске журнала Nanotechnology от 2008 года.

Свидиненко Юрий