Четверг 20 августа 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
Читайте также
Расписная табличка рассказывает о величайшем расселении в истории человечества Расписная табличка рассказывает о величайшем расселении в истории человечества Обнаружение первого переносного образца австронезийской живописной традиции может стать ключом к пониманию расселения, которое привело людей из Тайваня на Рапа-Нуи в одном направлении и на Мадагаскар в другом. Результаты нового…
Загадочные маленькие красные точки Уэбба, возможно, скрывают целые галактики Загадочные маленькие красные точки Уэбба, возможно, скрывают целые галактики Астрономы предложили возможное объяснение природы так называемых маленьких красных точек (LRD), которые космический телескоп James Webb обнаруживает в ранней Вселенной. Исследование галактики WISEA J123635.56+621424.2, получившей прозвище Saguaro («Сагуаро»), показывает, что…
Ученые обнаружили мертвую звезду, предсказывающую будущее нашего Солнца Ученые обнаружили мертвую звезду, предсказывающую будущее нашего Солнца Астрономы наблюдали, как мертвая звезда, в лице туманности Геликс, превращается обратно в межзвездный газ, из которого она изначально произошла, замыкая таким образом историю этой звезды. Результаты исследования туманности Геликс были…
Интернет и СМИ
Главное за сутки
Раненые мирные жители и уничтожение 726 БПЛА. Последствия атак ВСУ на регионы России Раненые мирные жители и уничтожение 726 БПЛА. Последствия атак ВСУ на регионы России Российские средства ПВО в течение прошедшей ночи перехватили и уничтожили над регионами РФ, а также над акваториями Черного и Азовского морей 726 украинских БПЛА. Об этом сообщили в Минобороны России.…
Массированный удар ВС России по объектам ВПК и складам в Киеве. Что известно Массированный удар ВС России по объектам ВПК и складам в Киеве. Что известно Российские войска ночью нанесли массированный высокоточный удар по объектам военно-промышленного комплекса в Киеве и Киевской области. Об этом сообщили в Минобороны РФ. ТАСС собрал основное об ударе по объектам на…
Импорт топлива в Россию. Главное из заявлений Александра Новака о ситуации на рынке Импорт топлива в Россию. Главное из заявлений Александра Новака о ситуации на рынке Импортный бензин был реализован в среду на биржевых торгах Петербургской биржи, следует из обзора Национального биржевого ценового агентства. Россия уже начала импорт топлива для насыщения внутреннего рынка, сообщил накануне вице-премьер…
Тема дня
Поляки кулаками перевоспитывают украинцев  Поляки кулаками перевоспитывают украинцев 

«Конец солидарности». Так польские СМИ описывают всплеск насилия в отношении украинцев на территории...

Фото
Ученые раздробили алмаз и разгадали 20-летнюю загадку Ученые раздробили алмаз и разгадали 20-летнюю загадку

Алмаз славится своей красотой, но его ценность выходит далеко за рамки украшений. Эта исключительно ...

Опрос

Кто первый посягнет на западные регионы Украины?

 

Анекдот дня

Ощущение, что кто-то просыпается и говорит: "Алиса, сделай ещё хуже."

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)".