Среда 04 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
Вселенная вела себя как жидкость в первые микросекунды существования Вселенная вела себя как жидкость в первые микросекунды существования Командой специалистов, работающих на Большом адронном коллайдере в ЦЕРНе, впервые получено прямое доказательство того, что кварк-глюонная плазма, то есть, состояние вещества, свойственное ему в первые микросекунды после Большого взрыва, вело…
Ранние симптомы рака поджелудочной железы озвучили ученые Ранние симптомы рака поджелудочной железы озвучили ученые Исследователями из испанского Национального центра онкологических исследований (CNIO) определен комплекс ранних симптомов, указывающих на развитие рака поджелудочной железы, являющегося одним из самых агрессивных онкологических заболеваний. Результаты работы обнародованы в журнале …
Хламидии могут проникать в сетчатку и активировать болезнь Альцгеймера Хламидии могут проникать в сетчатку и активировать болезнь Альцгеймера Американским ученым в ходе нового исследования удалось обнаружить, что часто встречающиеся бактерии способны годами присутствовать в ткани глаз и оказывать влияние на нейродегенерацию. Новая работа раскрыла ранее неизвестную связь между…
Интернет и СМИ
Главное за сутки
МО: за ночь над регионами России сбили 24 украинских БПЛА МО: за ночь над регионами России сбили 24 украинских БПЛА Над регионами России за ночь ликвидировали 24 украинских беспилотника. Об этом сообщили в Минобороны РФ. "Минувшей ночью дежурные средства ПВО перехватили и уничтожили 24 украинских беспилотных летательных аппарата самолетного типа",…
СК: в Башкирии задержали подростков за поджог на железной дороге СК: в Башкирии задержали подростков за поджог на железной дороге В Башкирии два подростка обвиняются в поджоге железнодорожного оборудования вблизи станции Янаул, они задержаны. Об этом сообщили в пресс-службе СК. "По данным следствия, обвиняемые вечером 27 января 2026 года, находясь…
В Краснодарском крае предотвратили теракт в колонии В Краснодарском крае предотвратили теракт в колонии Сотрудники ФСБ и ФСИН России предотвратили теракт в одной из исправительных колоний в Краснодарском крае. Об этом сообщили в Центре общественных связей (ЦОС) ФСБ России. "Федеральной службой безопасности совместно со…
Тема дня
Есть единственный способ эффективно противостоять Трампу Есть единственный способ эффективно противостоять Трампу

Один потопленный американский эсминец, одна группа заложников-дипломатов, одни убытки в сотни миллиа...

Фото
Зафиксирован кислород на глубине Тихого океана без солнечного света Зафиксирован кислород на глубине Тихого океана без солнечного света

В Тихом океане учеными обнаружен кислород там, где фотосинтез в принципе невозможен: на глубине окол...

Опрос

Получат ли США Гренландию?

 

Анекдот дня

Тому, кто нас ненавидит, мешать не надо - пусть мучается дальше!

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)".