Vào cuối những năm 1800, Pháp đã tổ chức cuộc đua mô tô cạnh tranh đầu tiên trên thế giới và bây giờ, đất nước này sẽ tạo tiền đề cho cuộc cách mạng tiếp theo trong thể thao mô tô: cuộc đua "nanocar" đầu tiên.
Bốn đội sẽ đua những chiếc xe nhỏ làm từ một phân tử duy nhất tại Trung tâm nghiên cứu khoa học quốc gia (CNRS) ở Toulouse vào ngày 28 tháng Tư. Cuộc thi sẽ được phát trực tiếp trên YouTube cho người hâm mộ của cả môn thể thao đua xe và khoa học tiên tiến.
Bên cạnh việc đưa ra một cảnh tượng, cuộc thi nhằm mục đích chứng minh khả năng ngày càng tăng của cái gọi là máy phân tử. Ba học giả châu Âu đã giành giải thưởng Nobel về hóa học năm 2016 vì đã chứng minh khả năng thiết kế và chế tạo các thiết bị ở cấp độ phân tử hoạt động như các máy truyền thống bằng cách chuyển đổi năng lượng đầu vào thành công việc cơ khí.
Một số nanocar tham gia cuộc đua có bố cục tương tự như các thiết kế xe hơi thông thường, nhưng một số khác lại bắt chước chuyển động của những thứ khác nhau như sâu bướm, thủy phi cơ và cối xay gió. Christian Joachim, một nhà nghiên cứu cao cấp tại CNRS và là giám đốc của NanoCar Race, nói với Live Science rằng các nhà tổ chức rất muốn duy trì tinh thần sáng tạo của môn thể thao đua xe sớm.
"Năm 1894, cuộc đua xe hơi đầu tiên được tổ chức giữa Paris và Rouen và nếu bạn xem xét kỹ, họ đã quyết định giữ tất cả các loại động cơ," ông nói. "Trong cuộc thi của chúng tôi, ba chiếc xe từ ba đội khác nhau có bánh xe, khung gầm, những thứ tương tự. Ba chiếc không giống như vậy. Chúng tôi chấp nhận một biến thể lớn của thiết kế phân tử nhằm mục đích cố gắng hiểu những gì hoạt động tốt nhất."
Cuộc đua được thực hiện nhờ kính hiển vi quét đường hầm có một không hai (STM). Một STM cho phép các nhà nghiên cứu hình ảnh và điều khiển các nguyên tử riêng lẻ bằng đầu kim loại siêu mịn, nhưng thiết bị được đặt tại CNRS có bốn mẹo, cho phép bốn người dùng khác nhau làm việc trên cùng một bề mặt.
Những mẹo này sẽ được sử dụng để cung cấp các xung điện nhỏ cho các phương tiện - mỗi xung chỉ gồm vài trăm nguyên tử - để cung cấp năng lượng cho chúng xung quanh trường đua được làm từ các nguyên tử vàng. Cấu trúc hóa học của mỗi nanocar đã được thiết kế đặc biệt để năng lượng từ các xung này đẩy nó về phía trước, Joachim nói.
Ý tưởng cho cuộc thi xuất hiện vào năm 2013, nhưng phải mất hơn ba năm để ban tổ chức thiết kế trường đua, điều chỉnh STM cho cuộc đua và cho các đội thiết kế nanocar của họ.
Chín đội ban đầu nộp đơn tham gia và sáu đội được chọn để đi tiếp đến giai đoạn cuối của cuộc đua. Chỉ có bốn nanocar sẽ có thể tham gia vào ngày này, vì vậy các đội được chuẩn bị tốt nhất sẽ được chọn ngay trước cuộc đua, theo các nhà tổ chức cuộc đua. Không giống như các cuộc thi thể thao mô tô khác, không có tiền thưởng cho các đội; Các nhà nghiên cứu chỉ đang ganh đua cho một danh hiệu và quyền khoe khoang.
Công nghệ trung tâm của cuộc đua có khả năng ứng dụng biến đổi trong các lĩnh vực từ y học đến vi điện tử. Những tiến bộ trong điện tử thường dựa vào sự thu nhỏ ngày càng tăng của các thành phần như bóng bán dẫn, Joachim nói, và tiếp tục xu hướng này cuối cùng sẽ đòi hỏi khả năng chế tạo các thiết bị nguyên tử bằng nguyên tử.
Thực tế công nghệ này có thể là một chặng đường dài và khó có thể dự đoán tiềm năng cuối cùng của các máy phân tử, nhưng cuộc đua sẽ giúp trả lời các câu hỏi quan trọng về sự mạnh mẽ của chúng đối với các xung liên tục từ STM và khả năng phối hợp nhiều thiết bị trên cùng một thiết bị Bề mặt, Joachim thêm.
"Một bài học chúng ta sẽ học sẽ là, chúng ta có thể thực sự đặt bốn phân tử khác nhau trên cùng một bề mặt và lái chúng trên cùng một bề mặt không?" anh nói. "Điều này chưa bao giờ được thực hiện trước đây vì vậy chúng tôi sẽ tìm hiểu máy móc, phần mềm, công nghệ cho phép chúng tôi làm điều đó."
