Der weltweit kleinsten Licht-Powered Motoren könnten die Medizin revolutionieren

Nanomaschinen revolutionieren Technik und moderne Medizin, wenn wir nur tragfähige Stromquellen zu bewegen wo wir wollte, dass sie gehen zu machen. Nun haben Wissenschaftler an der University of Cambridge der weltweit kleinsten Motoren, angetrieben durch Licht, wie beschrieben in einem neuen Papier in den Proceedings der National Academy of Sciencesgebaut.

Betitelt "Ameisen" (zur Betätigung Nano-Sensoren), diese dabeistehen Geräte könnten eines Tages erkennen die Vision von 1966 Filmklassiker Fantastic Voyage, in denen eine miniaturisierte u-Boot-Besatzung Reisen durch den Körper eines verletzten Wissenschaftlers, ein Blutgerinnsel in seinem Gehirn zu reparieren – außer es keine Notwendigkeit einer geschrumpften menschlichen Piloten gäbe. Wie echte Ameisen können diese Nano-Motoren sehr große Kräfte im Verhältnis zu ihrem Gewicht entsprechend leitende Forscher Jeremy Baumberg produzieren.

Es funktioniert ein bisschen wie ein Federmechanismus. Das Herzstück des Gerätes gibt viele geladenen gold-Nanopartikeln, zusammengehalten von einem Polymer-Gel, die auf Temperaturveränderungen reagiert. Das Gel wird durch Zappen es mit einem Laser erhitzt. Polymer-Gel reagiert durch Ausweisung sein Wasser in einem Bruchteil einer Sekunde und zusammenbricht, viel wie eine Feder-wickeln. Dies speichert elastische Energie, wie die gold-Nanopartikel Smushed zusammen in engen Cluster sind.

Da das Gerät abkühlt, wird das Gel genauso schnell, erweitern neu Wasseraufnahme Freigabe diese gespeicherte Energie um die gold-Nanopartikel mit ungeheurer Kraft auseinander schieben.

Führen Autor Tao Ding verglich die Wirkung zu einer Explosion. "Wir haben Hunderte von gold Kugeln fliegen auseinander in einer Millionstel Sekunde wenn Wassermoleküle der Polymere um sie herum aufblasen," sagte er in einer Erklärung.

Die explosiven Effekt wird durch sogenannte Van-Der-Waals-Kräfte zwischen den Molekülen. Diese Kräfte sind in der Regel nicht signifikant in unserem täglichen Leben, aber sehr kleine Mikro - und Nano-Skalen sind enorm. Geckos sind in der Lage, Skala Wände so leicht durch Milliarden von winzigen haarähnlichen Strukturen auf den Unterseiten der Füße, die jene Kräfte spürt.

Die Ameisen wandeln die Energie aus der molekularen Anziehung zwischen Heavy-Metal-Partikel in elastische Energie, eine Art von Nano-Feder zu schaffen – ein wahrer Wandler. Aber um ein gutgläubiger Antrieb machen, müssen die Forscher herausfinden, wie man die Kräfte zu konzentrieren – die derzeit schieben in jede Richtung – in etwas mehr wie ein Kolben in Dampfmaschine.

Während der Prototyp goldene-Nanopartikeln verwendet, könnte kein dichtes Metall verwendet werden, einschließlich Silber, Nickel oder Kupfer. "Das Gold ist schön, denn es uns eine Farbe, die verwendet werden können gibt, um die Trennung von der Nanopartices ableiten," sagte Baumberg Gizmodo. "Es ist wie ein Lineal auf der Nanometerskala."

Wie bei realen Anwendungen konnte die Ameisen in der Tat kleine Nanobots eines Tages für Dinge wie gezielte Medikamentenverabreichung oder Roboterchirurgie antreiben. Auf kurze Sicht, die Cambridge-Team ist die Bekämpfung wesentlich einfacheren Ziel, winzigen lichtgesteuerten Pumpen und Ventile für bessere mikrofluidischen Chips — die Art in Diagnose-Kits und Biosensoren eingesetzt. "Keine elektrischen Leitungen erforderlich, würde so dass wir auf einem kleinen Chip, viele setzen könnte," sagte Baumberg.