Ученые из РФ создали быстрые наномоторы для будущих "нано-Феррари"
Российские физики придумали новый вид наномоторов, который превращает энергию света в механические движения, который способен двигаться в заданном направлении с рекордно высокой скоростью и тащить на себе груз, говорится в статье, опубликованной в Journal of Chemical Physics.
"Рекордные характеристики наших позволяют надеяться, что эти наномашины не только заполнят имеющуюся брешь в семействе линейных фотомоторов, но и найдут самое широкое применение повсюду, где требуется скоростной транспорт наночастиц. В химии и физике их можно использовать для создания новых инструментов анализа и синтеза, в биологии и медицине - для доставки лекарств и для генной терапии", - заявил Леонид Трахтенберг из Московского Физтеха в Долгопрудном, чьи слова приводит пресс-служба вуза.
Нобелевская премия по химии в этом году была присуждена за создание и развитие наномашин - атомных конструкций, похожих по своему устройству и принципам работы на обычные моторы, помпы и другие механические устройства. Например, в 2011 году нобелевский лауреат Бен Феринга создал своеобразный "наномобиль", способный ехать по прямой линии и поворачивать направо и налево, используя в качестве источника энергии иглу электронного микроскопа.
Одной из проблем таких устройств, как рассказывает Трахтенберг, является их неторопливость - как правило, они не способны двигаться быстро в принципе, или же не могут перемещаться с высокой скоростью по прямой линии, что недопустимо для большинства вариантов практического применения наномашин.
Российские физики нашли способ решить эту проблему, создав новый тип наномоторов, источником энергии для которых служит свет, а не электрический ток. Подобные устройства создавались учеными и раньше, однако у них были большие проблемы с управляемостью.
Данные моторы были фактически созданы самой природой - их ближайшими аналогами являются особые белки, которые двигаются преимущественно в одну сторону под воздействием хаотичного броуновского движения молекул. Особая структура этих моторов, похожих на набор вложенных друг в друга цилиндров, мешает им двигаться в одну из сторон под действием "толчков" других молекул, благодаря чему они движутся не хаотично, а почти по прямой линии.
Такие конструкции, или броуновские моторы, как их называют ученые, являются основой мышечных клеток, жгутиков бактерий, помогают транспортировке молекул внутри клеток и даже крупных частиц материи. Эти процессы совершаются с удивительно высокой эффективностью, приближающейся к 100%.
Российские ученые уже более десяти лет работают над воспроизведением этой природной "нанотехнологии", и сейчас им удалось понять, как можно управлять скоростью работы таких моторов и их поведением при помощи импульсов света.
Как показывают расчеты физиков из МФТИ и ИХФ РАН, фотомоторы на основе неорганических наночастиц будут гораздо эффективнее и быстрее их природных аналогов, построенных на органических молекулах. По словам Трахтенберга и его коллег, они могут достигать рекордно высоких скоростей движения - около 1 миллиметра в секунду, что в тысячи раз выше, чем у природных броуновских моторов и органических наномоторов, созданных другими химиками и физиками.
