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Molecule-Size ‘Nanocars’ Gear Up for Microscopic Racing Event

Credit: Alexander Softog/Shutterstock

In the late 1800s, France hosted the world’s first competitive motor race, and now, the country will set the stage for the next revolution in motor sports: the first-ever “nanocar” race.

1800年台の後半にフランスは世界初の自動車レースを開催しました。 そしてこの国は今、モータースポーツの次なる革命のステージを設定します: はじめての「ナノカー」レースです。

Four teams will race tiny vehicles made of a single molecule at The National Center for Scientific Research (CNRS) in Toulouse on April 28. The competition will be broadcast live on YouTube for fans of both motorsports and cutting-edge science.

4月28日、トゥールーズの国立科学研究センター(CNRS)で、4つのチームが、単一の分子から作られた小さなクルマのレースをします。 この競技は、モータースポーツと最先端科学の両方のファンのために、YouTubeで生中継されます。

  • Toulouse - フランス南西部のコミューン(地方自治体)

Aside from putting on a spectacle, the competition is aimed at demonstrating the growing capabilities of so-called molecular machines. Three European academics won the 2016 Nobel Prize in chemistry for demonstrating the ability to design and build devices at the molecular level that work like traditional machines by converting input energy into mechanical work. [Magnificent Microphotography: 50 Tiny Wonders]

ショーとは別に、この競争はナノマシンと呼ばれるものの成長能力のデモンストレーションを狙っています。 3つのヨーロッパの学会が、分子レベルの機器を設計、構築する能力のデモンストレーションで2016年のノーベル化学賞を受賞しました。 これは入力されたエネルギーを機械的な動作に変換して、伝統的な機械のように動きます。

Several of the nanocars taking part in the race have a similar layout to conventional car designs, but others are mimicking the motion of things as varied as caterpillars, hovercraft and windmills. Christian Joachim, a senior researcher at CNRS and director of the NanoCar Race, told Live Science the organizers were keen to maintain the innovative spirit of early motorsports.

レースに参加する複数のナノカーは、従来の自動車のデザインに似たレイアウトを録っていますが、他のものは、キャタピラーホバークラフト、あるいは風車のような動きを真似ています。CNRSの上級研究者でNanoCarレースのディレクターである Christian Joachim は、主催者は初期のモータースポーツの革新的な精神を維持することに熱心だったとLive Science に語りました。

  • keen - 熱心
  • maintain - 維持

“In 1894, the first ever car race was organized between Paris and Rouen and if you look carefully, they decided at that time to keep all kinds of propulsion,” he said. “In our competition, three cars from three different teams have wheels, a chassis, things like that. Three are nothing like that. We accepted a large variation of molecular designs on purpose to try to understand what works best.”

「1894年、最初の自動車レースが、パリとRouenの間で開催され、注意深く見れば、彼らはそのとき、すべての種類の推進力を維持することを決めました」と彼は言いました。 「我々の競争では、3つの別のチームからの3つの車がホイールとシャーシのようなものを持っています。他の3つはそうではありません。私たちは、どれが上手く働くかを理解するという目的のために、分子のデザインの多くのバリエーションを受け入れました。」

The race is made possible by a one-of-a-kind scanning tunneling microscope (STM). An STM allows researchers to image and manipulate individual atoms using an ultrafine metallic tip, but the device housed at CNRS has four tips, allowing four different users to work on the same surface simultaneously.

このレースは、スキャニングトンネリング顕微鏡(STM)の1種類によって実現されます。 STMによって、研究者が、超微細な金属チップを使用して、個々の原子の画像を見えるようになり、操作できるようになるのですが、CNRSにあるこの機器には4つのチップがあるため、同時に同じ面で作業できるのは4人のユーザーまでとなります。

These tips will be used to deliver tiny electrical pulses to the vehicles — each consisting of just a few hundred atoms — to power them around a racecourse made of gold atoms. The chemical structure of each nanocar has been specially designed so that the energy from these pulses propels it forward, Joachim said.

これらのチップは弱い電気パルスをクルマ ― それぞれ100個ほどの原子で作られたものです ― に送るために使用されます。 それらは、金の原子で作られたレースのコースを周回するための動力となるのです。 それぞれのnanocarの化学組成は、特別に設計されてきましたので、これらの電気パルスから得られるエネルギーが、それを前へ推進するのです。 このように、Joachim が言いました。

The idea for the competition came in 2013, but it has taken more than three years for the organizers to design the racecourse, adapt the STM for the race and for the teams to design their nanocars.


Nine teams initially applied to take part, and six were selected to go forward to the final stages of the race. Only four nanocars will be able to take part on the day, so the best-prepared teams will be chosen shortly before the race, according to the race organizers. Unlike other motor sport competitions, there’s no prize money at stake for the teams; the researchers are just vying for a trophy and bragging rights.

最初に9チームが参加して、6チームがこのレースのファイナルステージへと進みます。 主催者によれば、4つのnanocarだけが、その日に参加でき、一番うまく準備ができたチームが、レース直前に選ばれます。 他のモータースポーツの競争のような、賞金はありません。研究者は単にトロフィーと自慢する権利のために争うのです

  • vying - 争う
  • bragging - 自慢する

The technology at the heart of the race has potentially transformative applications in fields ranging from medicine to microelectronics. Advances in electronics have traditionally relied on the ever-increasing miniaturization of components like transistors, Joachim said, and continuing this trend will eventually require the ability to construct devices atom by atom.

レースの中心の技術は、潜在的に、薬品からマイクロエレクトロニクスまでの範囲の分野に転換して適用できます。 エレクトロニクスの進歩は伝統的に、トランジスタのような構成部品の小型化に頼ってきました。 そして、このトレンドは最終的に、原子レベルの機器を構築する能力を必要とするでしょう。 このように、Joachim は言いました。

This technological reality may be a long way off and it is hard to predict the ultimate potential of the molecular machines, but the race will help answer important questions about their robustness to sustained pulses from the STM and the ability to coordinate multiple devices on the same surface, Joachim added.

この技術的現実は長い道のりになるかもしれず、分子マシンの究極の可能性を予測するのは困難ですが、 このレースは、STMからの継続的なパルスに対する、それらの堅牢性と、同じ面の上で複数の機器を扱う能力についての大切な質問に答えを出すための助けにはなるでしょう。 Joachim が付け加えました。

“One lesson we will learn will be, can we really put four different molecules on the same surface and drive them on the same surface?” he said. “This has never been done before so we will learn the machinery, the software, the technology that enables us to do that.”

「私たちが学ぶであろう、ひとつのレッスンは、私たちは本当に4つの別の分子を、同じ面の上におけるのか、そして、それらを同じ面の上で駆動できるのかということになるでしょう。 これは、従来なされたことがありません。そのため私たちは、それを可能にする、機械やソフトウェアの技術を学ぶことになるでしょう」 彼は、このように言いました。