Вторник 23 апреля 2024 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
Главное за сутки
В Болгарии возобновили демонтаж памятника Советской армии В Болгарии возобновили демонтаж памятника Советской армии Власти Софии постановили возобновить демонтаж находящегося в городе памятника Советской армии, в понедельник с него были сняты облицовочные плиты с надписями. Об этом сообщило Болгарское телеграфное агентство (БТА). По его…
Британия планирует выделить Украине крупнейший пакет военной помощи Британия планирует выделить Украине крупнейший пакет военной помощи Глава правительства Великобритании Риши Сунак в ходе предстоящего во вторник визита в Польшу объявит о выделении нового пакета военной помощи для Киева на £500 млн ($617 млн). Как сообщили в…
ФСБ РФ задержала в Брянске сторонника украинских националистов, готовившего теракт ФСБ РФ задержала в Брянске сторонника украинских националистов, готовившего теракт Силовики предотвратили теракт в Брянске, задержан сторонник украинских националистов, у него изъята взрывчатка, сообщает ФСБ РФ. "ФСБ РФ задержан в Брянске гражданин России, исповедующий украинскую националистическую идеологию, который по заданию…
Интернет и СМИ
Читайте также
В строительстве египетских пирамид могли применяться компьютерные технологии В строительстве египетских пирамид могли применяться компьютерные технологии Египетские пирамиды до сих пор поражают воображение и будут научную мысль. Их бесконечно изучают, но они не слишком щедро открывают свои тайны. Главная загадка в том, что возведение подобных циклопических…
Люди 7000 лет назад жили в лавовой трубке на Аравийском полуострове Люди 7000 лет назад жили в лавовой трубке на Аравийском полуострове Археологи из Саудовской Аравии обнаружили, что люди жили в лавовой трубе по меньшей мере 7000 лет назад, а возможно, и раньше, как показало новое исследование. Лавовая труба, называемая Умм Джирсан,…
Исследования ученых экспериментально подтверждают существование души Исследования ученых экспериментально подтверждают существование души По данным портала Riverhead Local, новая теория, подкрепленная научными исследованиями, поднимает волнующие вопросы о природе нашего сознания и личности после смерти. Доктор Стюарт Хамерофф, профессор Университета Аризоны, и его коллега…
Тема дня
Бездарность власти стала проклятием Великобритании Бездарность власти стала проклятием Великобритании

Премьер-министр Великобритании Риши Сунак не оправдал надежд населения и побил все прежние рекорды н...

Фото
Некоторые изображения так запоминаются, что могут изменить чувство времени Некоторые изображения так запоминаются, что могут изменить чувство времени

Исследования показывают, что то, как мы воспринимаем течение времени как быстрое или медленное, може...

Опрос

Введет ли Франция и/или другая европейская страна официально свои войска на территорию Украины?

Да, в самое ближайшее время - 44.3%
Да, но не раньше, чем через полгода - 12.2%
Нет, ни при каком развитии событий - 20.8%
Нет, потому что вводить будет некуда - 20.6%

Всего голосов:: 476

 

Анекдот дня

С годами фото в паспорте все лучше и лучше.

Еще »
Комментарии для сайта Cackle
Мы на одноклассниках
 

 

МЫ ВКОНТАКТЕ

Свидетельство о регистрации СМИ Эл № ФС77-83392 от 07.06.2022, выдано Федеральной службой по надзору в сфере связи,

информационных технологий и массовых коммуникаций. 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)".