Вторник 17 февраля 2026 года

 

Вы здесь:  Главная» Все новости» Наука» Учёные придумали наномоторы для будущих нанороботов


Учёные придумали наномоторы для будущих нанороботов

Среда, 09 Ноября 2016 13:09

Учёные из Московского физико-технического института (МФТИ), Института химической физики им. Н. Н. Семёнова РАН и Института химии поверхности Национальной академии наук Украины предложили модель дипольного фотомотора — крошечного управляемого устройства, активируемого светом.

 

Такой «наномотор» способен двигаться в заданном направлении с рекордно высокой скоростью и тащить на себе некоторый груз. Результаты опубликованы в журнале The Journal of Chemical Physics, сообщается в пресс-релизе, поступившем в редакцию Planet Today.

 

«Рекордные характеристики дипольных фотомоторов на основе полупроводниковых нанокластеров 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 — для создания новых аналитических и синтетических инструментов, в биологии и медицине — для доставки лекарств к больным участкам живых организмов, для генной терапии и во многих других задачах», — говорит руководитель коллектива Леонид Трахтенберг, профессор Кафедры химической физики МФТИ и заведующий Лабораторией функциональных нанокомпозитов ИХФ РАН.

 

Сотрудничество Леонида Трахтенберга и Виктора Розенбаума, заведующего отделом теории наноструктурных систем ИХП НАНУ, привело к созданию теории линейных фотомоторов. Она позволяет конструировать наномашины, движением которых можно управлять с помощью лазера. Учёные нашли связь между параметрами этих устройств и их важнейшей рабочей характеристикой — скоростью.

 

Броуновские моторы

 

Прототипами управляемых наномашин в живой природе служат так называемые броуновские (молекулярные) моторы — белковые устройства, которые под действием неравновесных флуктуаций различной природы преобразуют хаотическое броуновское движение в направленное поступательное, возвратно-поступательное или вращательное движение. Броуновские моторы обеспечивают сократительную активность тканей (работу мышц), подвижность клеток (движение жгутиковых бактерий), внутри- и межклеточный транспорт органелл и сравнительно крупных частиц вещества (питание клетки и утилизация отходов её деятельности). Эти процессы совершаются с удивительно высокой эффективностью, приближающейся к 100%.

 

«Понимание основ деятельности таких природных моторов позволяет не только воспроизводить их, но и конструировать новые высокоэффективные искусственные образцы с разнообразными функциями, вплоть до создания нанороботов, способных выполнять различные задания. Уже в течение нескольких десятилетий специалисты в разных областях, объединив свои усилия, весьма успешно работают над созданием управляемых наномашин. Признанием актуальности и успешности этих работ, их большого значения для научно-технического прогресса стало присуждение в 2016 году Нобелевской премии по химии „за конструирование и синтез молекулярных машин“», — говорит Виктор Розенбаум.

 

Работу броуновских моторов можно инициировать различными способами — например, с помощью химических реакций, тепла, электрических или световых импульсов. В последнем случае речь идёт о фотомоторах.

 

Около десяти лет назад была разработана модель линейного дипольного фотомотора, действие которого основано на разности дипольных моментов молекулы (частицы) в двух электронных состояниях. Чем больше разность дипольных моментов, тем выше скорость и эффективность такого мотора.

 

Заводится от света

 

При облучении мотора лазерным импульсом происходит его активация. Импульс должен попасть в резонанс с электронами внутри наноцилиндра; далее происходит разделение заряда в полупроводниковом наноцилиндре, он электростатически взаимодействует с полярной подложкой. Циклическое включение и выключение света приводит к зависимости потенциальной энергии взаимодействия цилиндра с подложкой от времени, эта зависимость и заставляет наномотор двигаться в заданном направлении (см. рис).

 

Принцип работы предложенного линейного фотомотора изображен на фото.

 

Фотомоторы на основе неорганических наночастиц гораздо эффективнее и «быстрее» своих аналогов, построенных на органических молекулах. Так, в цилиндрическом полупроводниковом нанокластере до действия светового импульса практически отсутствует дипольный момент, а фотовозбуждение приводит к перемещению электрона из объёма на поверхность и возникновению гигантского дипольного момента (примерно 40 Д при высоте наноцилиндра около 15 Å).

 

«Предложенная модель фотомотора на основе полупроводникового наноцилиндра имеет оптимальные параметры и, соответственно, рекордно высокую скорость — порядка 1 мм/с, что примерно на три порядка выше, чем у природных белковых моторов или у аналогичных моделей на основе органических молекул», — сообщают авторы публикации.

 
 

 
 
Волкова Алена Опубликовано в Наука   Теги ученые
Читайте также
NatCom: В борьбе с диабетом найден неожиданный союзник – иммунные клетки жира NatCom: В борьбе с диабетом найден неожиданный союзник – иммунные клетки жира Исследователям Медицинского факультета Питтсбургского университета удалось обнаружить парадоксальный механизм, способный помочь в борьбе с инсулинорезистентностью и диабетом 2-го типа. Выяснилось, что базовая роль тут принадлежит особой популяции «полезных» иммунных клеток…
В Польше обнаружена гигантская «морская ящерица» размером с косатку В Польше обнаружена гигантская «морская ящерица» размером с косатку Палеонтологи идентифицировали останки крупного ихтиозавра, сопоставимого по размерам с современной косаткой, обнаруженные в фосфатном руднике в Аннополе на реке Висла в восточной Польше. Возраст окаменелостей оценивается примерно в 95 миллионов…
Розовые камни из Антарктиды привели к открытию огромной структуры подо льдом Розовые камни из Антарктиды привели к открытию огромной структуры подо льдом Издалека Антарктида выглядит как чистый белый ледяной покров, но основные процессы происходят глубоко под поверхностью. Там лед соприкасается с горными породами, водой и осадочными породами. Эта зона контакта определяет скорость…
Интернет и СМИ
Главное за сутки
Богомаз: 15 февраля Брянская область пережила самую мощную атаку БПЛА Богомаз: 15 февраля Брянская область пережила самую мощную атаку БПЛА Брянская область 15 февраля пережила самую мощную и массированную атаку, такого количества беспилотников одновременно за сутки не запускали ни на один регион России. Об этом сообщил губернатор региона Александр Богомаз.…
За сутки ВСУ атаковали Белгородскую область с помощью более 80 БПЛА  За сутки ВСУ атаковали Белгородскую область с помощью более 80 БПЛА  Вооруженные силы Украины атаковали населенные пункты Белгородской области с помощью более 80 беспилотников и выпустили более 10 боеприпасов за минувшие сутки. Об этом сообщается в Telegram-канале оперштаба региона. "В Белгородском…
В КНДР построили улицу в честь участников боевых действий в Курской области В КНДР построили улицу в честь участников боевых действий в Курской области Строительство улицы Сэбёль ("Новая звезда") в честь героев-бойцов операции по освобождению Курской области от украинских боевиков завершилось в столице КНДР в районе Хвасон ("Марс"). В церемонии принял участие глава государства…
Тема дня
Японию все активнее готовят к войне с Россией и Китаем Японию все активнее готовят к войне с Россией и Китаем

Усиливающуюся реваншистскую риторику Токио поддерживают США, которые также де-факто не признают Кури...

Фото
Геоученые определили древние силы, стоящие за гравитационной дырой в Антарктиде Геоученые определили древние силы, стоящие за гравитационной дырой в Антарктиде

Новое исследование, проведенное геофизиками из Университета Флориды и Парижского института физики Зе...

Опрос

Получат ли США Гренландию?

 

Анекдот дня

Когда вам покажется, что вы не справитесь, вспомните, что вы из поколения, которое писало сочинения на три страницы. Из головы! Ручкой на большой перемене!

Еще »

Этот сайт использует файлы «cookie» с целью повышения удобства его использования. Во время посещения сайта вы соглашаетесь с тем, что мы обрабатываем ваши персональные данные с использованием сервиса «Яндекс. Метрика». Продолжая использовать сайт, вы соглашаетесь с Политикой конфиденциальности.

Интересные материалы
МЫ ВКОНТАКТЕ

Зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций

(Роскомнадзор). Реестровая запись от 07.06.2022 серия ЭЛ № ФС 77 – 83392. При использовании, полном или частичном

цитировании материалов planet-today.ru активная гиперссылка обязательна. Мнения и взгляды авторов не всегда совпадают с

точкой зрения редакции. На информационном ресурсе применяются рекомендательные технологии (информационные технологии

предоставления информации на основе сбора, систематизации и анализа сведений, относящихся к предпочтениям пользователей

сети "Интернет", находящихся на территории Российской Федерации)".