Aan het eind van de 19e eeuw was Frankrijk gastheer van 's werelds eerste competitieve motorrace, en nu zal het land het toneel vormen voor de volgende revolutie in de motorsport: de allereerste "nanocar" -race.
Vier teams racen met kleine voertuigen gemaakt van één molecuul op 28 april in het National Center for Scientific Research (CNRS) in Toulouse. De wedstrijd wordt live uitgezonden op YouTube voor fans van zowel motorsport als baanbrekende wetenschap.
Afgezien van een spektakel, is de wedstrijd gericht op het demonstreren van de groeiende mogelijkheden van zogenaamde moleculaire machines. Drie Europese academici hebben de Nobelprijs voor chemie 2016 gewonnen omdat ze aantoonden dat ze op moleculair niveau apparaten kunnen ontwerpen en bouwen die werken als traditionele machines door inputenergie om te zetten in mechanisch werk.
Verschillende van de nanocars die aan de race deelnemen, hebben een vergelijkbare lay-out als conventionele auto-ontwerpen, maar andere bootsen de beweging na van dingen die zo gevarieerd zijn als rupsen, hovercrafts en windmolens. Christian Joachim, een senior onderzoeker bij CNRS en directeur van de NanoCar Race, vertelde WordsSideKick.com dat de organisatoren de innovatieve geest van vroege motorsport graag wilden behouden.
'In 1894 werd de eerste autorace ooit georganiseerd tussen Parijs en Rouen en als je goed kijkt, besloten ze destijds om alle soorten voortstuwing te behouden', zei hij. "In onze competitie hebben drie auto's van drie verschillende teams wielen, een chassis, dat soort dingen. Drie zijn zoiets niet. We hebben met opzet een grote variatie aan moleculaire ontwerpen geaccepteerd om te proberen te begrijpen wat het beste werkt."
De race wordt mogelijk gemaakt door een unieke scanning tunneling microscope (STM). Met een STM kunnen onderzoekers individuele atomen afbeelden en manipuleren met behulp van een ultrafijne metalen punt, maar het apparaat van CNRS heeft vier tips, waardoor vier verschillende gebruikers tegelijkertijd op hetzelfde oppervlak kunnen werken.
Deze tips zullen worden gebruikt om kleine elektrische pulsen aan de voertuigen af te geven - elk bestaande uit slechts een paar honderd atomen - om ze rond een renbaan van gouden atomen aan te drijven. De chemische structuur van elke nanocar is speciaal ontworpen zodat de energie van deze pulsen hem voortstuwt, zei Joachim.
Het idee voor de wedstrijd kwam in 2013, maar het heeft meer dan drie jaar geduurd voordat de organisatoren de renbaan hebben ontworpen, de STM voor de race hebben aangepast en de teams hun nanocars hebben ontworpen.
Negen teams meldden zich aanvankelijk aan om deel te nemen en zes werden geselecteerd om door te gaan naar de laatste fasen van de race. Slechts vier nanocars zullen op de dag kunnen deelnemen, dus de best voorbereide teams worden kort voor de race gekozen, aldus de wedstrijdorganisatoren. In tegenstelling tot andere motorsportcompetities staat er geen prijzengeld op het spel voor de teams; de onderzoekers strijden gewoon om een trofee en opscheppen.
De technologie die de kern vormt van de race heeft potentieel transformerende toepassingen op gebieden variërend van geneeskunde tot micro-elektronica. Vooruitgang in de elektronica is traditioneel gebaseerd op de steeds toenemende miniaturisatie van componenten zoals transistors, zei Joachim, en het voortzetten van deze trend zal uiteindelijk de mogelijkheid vereisen om apparaten atoom voor atoom te bouwen.
Deze technologische realiteit is misschien nog ver weg en het is moeilijk om het ultieme potentieel van de moleculaire machines te voorspellen, maar de race zal helpen bij het beantwoorden van belangrijke vragen over hun robuustheid voor aanhoudende pulsen van de STM en de mogelijkheid om meerdere apparaten tegelijkertijd te coördineren oppervlak, voegde Joachim toe.
'Een les die we zullen leren, is: kunnen we echt vier verschillende moleculen op hetzelfde oppervlak plaatsen en ze op hetzelfde oppervlak drijven?' hij zei. "Dit is nog nooit eerder gedaan, dus we zullen de machines, de software en de technologie leren die ons daartoe in staat stelt."
