Суббота 31 января 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
JSR: Назван доступный способ улучшить сексуальные отношения JSR: Назван доступный способ улучшить сексуальные отношения Люди, ощущающие себя влиятельными в романтических отношениях, чаще говорят и о более насыщенной и удовлетворяющей сексуальной жизни. Это резюме международной команды психологов, опубликованное в журнале JSR. Специалисты добавляют: позитивный эффект…
Обнаружен критический момент, когда Эль-Ниньо начало разрушать лед в Арктике Обнаружен критический момент, когда Эль-Ниньо начало разрушать лед в Арктике Ученые обнаружили переломный момент, произошедший в 2000 году, когда влияние Эль-Ниньо на сокращение морского льда в Сибири усилилось. Исследователям уже много лет известно о наличии обратной связи между явлением Эль-Ниньо…
AHA: Озвучен неожиданный фактор летального исхода после инсульта AHA: Озвучен неожиданный фактор летального исхода после инсульта Ученые из американского Медицинского центра Вейла Корнелла рассказали о сильном факторе риска летальности после инсульта. Это прием нескольких лекарств против образования тромбов либо препаратов сильнее аспирина. Результаты соответствующего исследования опубликованы …
Интернет и СМИ
Главное за сутки
МО: за ночь над регионами России сбили 26 украинских БПЛА МО: за ночь над регионами России сбили 26 украинских БПЛА Силы ПВО за ночь сбили 26 украинских БПЛА над регионами России. Об этом сообщили в Минобороны РФ. "Минувшей ночью дежурные средства ПВО перехватили и уничтожили 26 украинских беспилотных летательных аппаратов…
Аналитики НАТО посоветовали Европе начать отработку наступательных информопераций Аналитики НАТО посоветовали Европе начать отработку наступательных информопераций Аналитики Североатлантического альянса рекомендовали странам Северной Европы и Балтии начать отработку скоординированных наступательных действий в информационном пространстве на случай вероятного конфликта. Такая рекомендация содержится в докладе Центра передового опыта НАТО…
В Конго более 200 человек погибли при обрушении шахты В Конго более 200 человек погибли при обрушении шахты По меньшей мере 227 человек погибли при обрушении шахты на востоке Демократической Республики Конго (ДРК), которая находится в районе, контролируемом повстанцами из группировки "Движение 23 марта" (М23). Об этом сообщило…
Тема дня
США приревновали Британию к Китаю США приревновали Британию к Китаю

Не иначе как «пекинской капитуляцией» называет британская пресса визит своего премьера Кира Стармера...

Фото
Археологи прослеживают историю китайских ковбоев на американском Западе Археологи прослеживают историю китайских ковбоев на американском Западе

Археологи обнаружили забытые останки китайских ковбоев в Восточном Орегоне, что позволило выявить вл...

Опрос

Присвоит ли в итоге Евросоюз замороженные российские активы?

Да - 21.3%
Нет - 14.9%
Затрудняюсь ответить - 7.6%

Всего голосов:: 395

 

Анекдот дня

Мне кажется, что Чебурашку и Буратино в новых российских фильмах рисовали дизайнеры АвтоВАЗа.

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)".