Alla fine del 1800, la Francia ospitò la prima gara automobilistica competitiva al mondo e ora il paese preparerà il terreno per la prossima rivoluzione negli sport motoristici: la prima gara "nanocar" di sempre.
Quattro squadre gareggeranno su minuscoli veicoli costituiti da una singola molecola presso il National Center for Scientific Research (CNRS) di Tolosa il 28 aprile. La competizione sarà trasmessa in diretta su YouTube per i fan degli sport motoristici e della scienza all'avanguardia.
Oltre a mettere in scena uno spettacolo, la competizione mira a dimostrare le crescenti capacità delle cosiddette macchine molecolari. Tre accademici europei hanno vinto il Premio Nobel per la chimica 2016 per aver dimostrato la capacità di progettare e costruire dispositivi a livello molecolare che funzionano come macchine tradizionali convertendo l'energia di input in lavoro meccanico.
Molti dei nanocar che partecipano alla gara hanno un layout simile a quello delle auto convenzionali, ma altri imitano il movimento di oggetti vari come bruchi, hovercraft e mulini a vento. Christian Joachim, ricercatore senior presso il CNRS e direttore della NanoCar Race, ha dichiarato a Live Science che gli organizzatori erano desiderosi di mantenere lo spirito innovativo dei primi sport motoristici.
"Nel 1894, la prima gara automobilistica in assoluto fu organizzata tra Parigi e Rouen e se guardi attentamente, decisero in quel momento di mantenere tutti i tipi di propulsione", ha detto. "Nella nostra competizione, tre auto di tre diversi team hanno ruote, un telaio, cose del genere. Tre non sono niente del genere. Abbiamo accettato una grande varietà di progetti molecolari appositamente per cercare di capire cosa funziona meglio."
La gara è resa possibile da un microscopio a tunnel di scansione (STM) unico nel suo genere. Un STM consente ai ricercatori di immaginare e manipolare singoli atomi utilizzando una punta metallica ultrafine, ma il dispositivo alloggiato presso il CNRS ha quattro punte, che consentono a quattro utenti diversi di lavorare contemporaneamente sulla stessa superficie.
Questi suggerimenti verranno utilizzati per fornire piccoli impulsi elettrici ai veicoli - ciascuno costituito da poche centinaia di atomi - per alimentarli attorno a un ippodromo fatto di atomi d'oro. La struttura chimica di ogni nanocar è stata appositamente progettata in modo che l'energia proveniente da questi impulsi la spinga in avanti, ha detto Joachim.
L'idea per la competizione è nata nel 2013, ma gli organizzatori hanno impiegato più di tre anni per progettare l'ippodromo, adattare l'STM alla gara e ai team per progettare i loro nanocar.
Inizialmente nove squadre hanno chiesto di prendere parte e sei sono state selezionate per proseguire nelle fasi finali della gara. Solo quattro nanocar saranno in grado di prendere parte al giorno, quindi i team meglio preparati saranno scelti poco prima della gara, secondo gli organizzatori della gara. A differenza di altre competizioni automobilistiche, non ci sono premi in palio per le squadre; i ricercatori stanno solo lottando per un trofeo e per vantarsi.
La tecnologia al centro della corsa ha applicazioni potenzialmente trasformative in campi che vanno dalla medicina alla microelettronica. I progressi nell'elettronica si sono tradizionalmente affidati alla sempre crescente miniaturizzazione di componenti come i transistor, ha affermato Joachim, e il proseguimento di questa tendenza richiederà infine la capacità di costruire dispositivi atomo per atomo.
Questa realtà tecnologica potrebbe essere molto lontana ed è difficile prevedere il potenziale finale delle macchine molecolari, ma la gara aiuterà a rispondere a domande importanti sulla loro robustezza agli impulsi sostenuti dall'STM e sulla capacità di coordinare più dispositivi sullo stesso superficie, ha aggiunto Joachim.
"Una lezione che impareremo sarà, possiamo davvero mettere quattro diverse molecole sulla stessa superficie e guidarle sulla stessa superficie?" Egli ha detto. "Questo non è mai stato fatto prima, quindi impareremo i macchinari, il software, la tecnologia che ci consente di farlo."
