Världens kortaste lopp efter distans – en bråkdel av bredden på ett människohår – kördes på guld- och silverbanor, och tog hela 30 timmar. Med tanke på att fordonen var osynliga för blotta ögat, ditt typiska racingfan kan ha missat det. Men "nanorace" i april var en stor framgång för forskare som arbetade på nanoskala. Det väckte intresse för molekylära maskiner och ledde till en överraskande ny upptäckt, rapporterar laget som gick in i en "monster truck" i nanostorlek.

Forskarna presenterar sin forskning om nanobilar idag vid American Chemical Society (ACS) 254:e nationella möte och utställning. ACS, världens största vetenskapliga samhälle, håller mötet här till och med torsdag. Den har nästan 9, 400 presentationer om ett brett spektrum av vetenskapliga ämnen.

"Det övergripande målet var att marknadsföra nanovetenskap för allmänheten, "Erik Masson, Ph.D., säger. "Sedan var det den tekniska utmaningen att manipulera flera nanobilar samtidigt med hjälp av ett skanningstunnelmikroskop, eller STM, instrument. Dessutom, varje lag hade sina egna mål. Vårt var att se om vi kunde deponera en intakt supramolekylär enhet på en yta, och kontrollera dess rörelse."

Masson och Saw-Wai Hla, Ph.D., medledde teamet från Ohio University. De designade och byggde den största bilen på cirka 3,5 nanometer lång. Officiellt kallad Bobcat Nanowagon, den hade en pseudorotaxan H-formad ram med fyra relativt stora cucurbituril-molekyler som hjul. På grund av storleken, det kallades ironiskt nog en monstertruck. Men till skillnad från vanliga fordon, den hade ingen motor. Så för att flytta nanobilen, forskarna använde STM -instrumentet i Hlas laboratorium.

"Vi inkorporerade positiva laddningsreceptorer i bilen, "Säger Hla." Så om vi injicerade en positiv laddning i STM -spetsen som pekade på bilen, det skulle bli avstötning, och bilen skulle flytta. Vi tyckte att det fungerade väldigt bra."

Tävlingen, faktureras som det första nanobilloppet någonsin, hölls på det franska nationella centret för vetenskaplig forskning (CNRS) i Toulouse den 28 april. Sex lag från tre kontinenter anmälde sig till sina racerbilar i molekylstorlek. Men eftersom STM -instrumentet i Toulouse bara hade fyra tips som var och en kunde endast styra en nanocar, Ohio-teamet behöll sin nanovagn i Hlas labb men "körde" den på distans från CNRS.

"Jag förstår att detta var en första, " säger Hla. "Vi manipulerade bilen på atomär skala på ett halvt jordklot bort."

Hla och Massons nanovagn färdades 43 nanometer på guldbanan innan den fastnade på grund av en särskilt grov sektion av banan och en power blip i mellanvästern. Även om det inte slutförde kursen, det gick längre än tre andra tävlande, vilket ger laget en tredjeplats.

Masson och Hla säger att Ohio-teamet upptäckte något spännande som ett resultat av loppet. De hade satt ihop nanovagnen genom att suspendera chassimolekylerna i vatten, lägga till hjulmolekylerna och sedan avdunsta vattnet. Cirka 70 procent av de resulterande strukturerna såg ut som tvåhjuliga svävbrädor, några få hade tre hjul, och cirka 10 procent hade alla fyra hjulen. De blev förvånade när de upptäckte att väldigt få hjul inte var anslutna till någonting.

"Det betyder att det var lättare att bryta chassit, en kovalent bindning, än att bryta de icke-kovalenta bindningarna mellan chassit och hjulen, " Masson säger. "Det är helt kontraintuitivt eftersom en icke-kovalent bindning vanligtvis är mycket svagare än en kovalent bindning. Det är en teoretisk kuriosa."

Hur denna information i slutändan kan gälla molekylära maskiner i framtiden är fortfarande okänt, även om många forskare föreställer sig att små fordon som dessa skulle kunna användas inom elektronik och datalagring. Masson och Hla betonar båda att arbetet fortfarande är i ett tidigt skede. Innan ansökningar kommer, forskare måste förstå hur molekyler beter sig på atomär skala.

"Vår spänning handlar egentligen om den grundläggande vetenskapen, " säger Hla. "Det här är bara början."