På slutten av 1800-tallet var Frankrike vertskap for verdens første konkurrerende motorsportløp, og nå vil landet sette scenen for den neste revolusjonen innen motorsport: det første noensinne "nanocar" -løpet.
Fire lag skal konkurrere om bittesmå kjøretøyer laget av et enkelt molekyl på National Centre for Scientific Research (CNRS) i Toulouse 28. april. Konkurransen sendes live på YouTube for fans av både motorsport og avansert vitenskap.
Bortsett fra å ta på seg et opptog, er konkurransen rettet mot å demonstrere de voksende evnene til såkalte molekylære maskiner. Tre europeiske akademikere vant nobelprisen i kjemi 2016 for å demonstrere evnen til å designe og bygge enheter på molekylært nivå som fungerer som tradisjonelle maskiner ved å konvertere tilførselsenergi til mekanisk arbeid.
Flere av nanokarene som deltar i løpet har en lignende utforming som konvensjonell bildesign, men andre etterligner bevegelsen til ting som er så varierte som larver, sveveflyger og vindmøller. Christian Joachim, seniorforsker ved CNRS og direktør for NanoCar Race, fortalte Live Science at arrangørene var opptatt av å opprettholde den innovative ånden i tidlige motorsport.
"I 1894 ble det første billøpet noensinne arrangert mellom Paris og Rouen, og hvis du ser nøye på, bestemte de seg på det tidspunktet for å beholde alle slags fremdrift," sa han. "I konkurransen vår har tre biler fra tre forskjellige lag hjul, et kabinett, ting som det. Tre er ingenting som det. Vi aksepterte en stor variasjon av molekylære design med vilje for å prøve å forstå hva som fungerer best."
Løpet blir gjort mulig med et unikt skanningstunnelmikroskop (STM). En STM gjør det mulig for forskere å avbilde og manipulere individuelle atomer ved å bruke et ultrafint metallisk tipp, men enheten som er plassert på CNRS har fire tips, slik at fire forskjellige brukere kan jobbe på samme overflate samtidig.
Disse tipsene vil bli brukt til å levere bittesmå elektriske pulser til kjøretøyene - som hver består av bare noen hundre atomer - for å drive dem rundt en løpebane laget av gullatomer. Den kjemiske strukturen til hver nanocar er spesialdesignet slik at energien fra disse pulser driver den fremover, sa Joachim.
Ideen til konkurransen kom i 2013, men det har tatt mer enn tre år for arrangørene å designe løpebanen, tilpasse STM for løpet og for lagene å designe sine nanocars.
Ni lag søkte opprinnelig om å delta, og seks ble valgt ut til å gå videre til sluttfasen av løpet. Bare fire nanocars vil være i stand til å delta på dagen, så de best forberedte lagene vil bli valgt kort tid før løpet, ifølge løpsarrangørene. I motsetning til andre konkurranser om motorsport, er det ingen premiepenger på spill for lagene; forskerne kjemper bare om et pokal og skryterettigheter.
Teknologien i hjertet av løpet har potensielt transformative anvendelser innen felt som spenner fra medisin til mikroelektronikk. Fremskritt innen elektronikk har tradisjonelt vært avhengig av den stadig økende miniatyriseringen av komponenter som transistorer, sa Joachim, og å fortsette denne trenden vil til slutt kreve evnen til å konstruere enheter atom for atom.
Denne teknologiske virkeligheten kan være en lang vei unna, og det er vanskelig å forutsi det endelige potensialet til molekylære maskiner, men løpet vil bidra til å svare på viktige spørsmål om deres robusthet til vedvarende pulser fra STM og muligheten til å koordinere flere enheter på samme overflate, la Joachim til.
"En leksjon vi vil lære vil være, kan vi virkelig plassere fire forskjellige molekyler på samme overflate og drive dem på samme overflate?" han sa. "Dette har aldri blitt gjort før, så vi lærer oss maskineriet, programvaren, teknologien som gjør oss i stand til det."
