Los investigadores han desarrollado el motor más pequeño del mundo, de unas pocas billonésimas de metro de tamaño, que utiliza la luz para alimentarse. El motor a nanoescala, desarrollado por investigadores de la Universidad de Cambridge, podría formar la base del futuro nano-máquinas que pueden navegar en el agua, sentir el entorno que las rodea o incluso ingresar a las células vivas para combatir enfermedades.
El dispositivo prototipo está hecho de pequeñas partículas de oro cargadas, unidas entre sí con polímeros sensibles a la temperatura en forma de gel. Cuando el 'nanomotor' se calienta a cierta temperatura con un láser, almacena grandes cantidades deenergía elástica en una fracción de segundo, a medida que los recubrimientos de polímero expulsan toda el agua del gel y colapsan. Esto tiene el efecto de obligar a las nanopartículas de oro a unirse en grupos apretados. Pero cuando el dispositivo se enfría, los polímeros adquierenagua y expansión, y las nanopartículas de oro se separan fuerte y rápidamente, como un resorte. Los resultados se informan en la revista PNAS .
"Es como una explosión", dijo el Dr. Tao Ding del Laboratorio Cavendish de Cambridge, y el primer autor del artículo. "Tenemos cientos de bolas de oro volando en una millonésima de segundo cuando las moléculas de agua inflan los polímeros a su alrededor".
"Sabemos que la luz puede calentar el agua para impulsar las máquinas de vapor", dijo el coautor del estudio, el Dr. Ventsislav Valev, ahora con sede en la Universidad de Bath. "Pero ahora podemos usar la luz para alimentar un motor de pistón a nanoescala."
Las nanomáquinas han sido durante mucho tiempo un sueño para los científicos y el público en general, pero dado que aún no se han desarrollado formas de hacer que se muevan, han permanecido en el ámbito de la ciencia ficción. El nuevo método desarrollado por los investigadores de Cambridge es increíblementesimple, pero puede ser extremadamente rápido y ejercer grandes fuerzas.
Las fuerzas ejercidas por estos dispositivos pequeños son varios órdenes de magnitud más grandes que las de cualquier otro dispositivo producido anteriormente, con una fuerza por unidad de peso casi cien veces mejor que cualquier motor o músculo. Según los investigadores, los dispositivos también sonbiocompatible, rentable de fabricar, rápido de responder y eficiente en energía.
El profesor Jeremy Baumberg, del Laboratorio Cavendish, que dirigió la investigación, denominó a los dispositivos 'ANT', o nano-transductores actuantes. "Como las hormigas reales, producen grandes fuerzas para su peso. El desafío que ahora enfrentamos es cómocontrolar esa fuerza para aplicaciones de nano maquinaria "
La investigación sugiere cómo convertir la energía de Van de Waals, la atracción entre átomos y moléculas, en energía elástica de polímeros y liberarla muy rápidamente. "Todo el proceso es como un nano-resorte", dijo Baumberg.La parte inteligente aquí es que utilizamos la atracción de Van de Waals de partículas de metales pesados para fijar los resortes polímeros y las moléculas de agua para liberarlos, lo cual es muy reversible y reproducible ".
El equipo está trabajando actualmente con Cambridge Enterprise, el brazo de comercialización de la Universidad y varias otras empresas con el objetivo de comercializar esta tecnología para aplicaciones biológicas de microfluidos.
La investigación se financia como parte de una inversión del Consejo de Investigación de Ingeniería y Ciencias Físicas del Reino Unido EPSRC en el Centro Cambridge NanoPhotonics, así como el Consejo Europeo de Investigación ERC.
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Materiales proporcionado por Universidad de Cambridge . La historia original tiene licencia bajo a Licencia Creative Commons . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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