Weltweit kleinsten Motoren könnten mikroskopisch kleine Roboter macht.

Die Wissenschaftler haben die weltweit kleinsten praktische Motoren entwickelt, und diese Licht-powered Maschinen könnte man Tag macht mikroskopisch kleinen Roboter klein genug, um lebende Zellen eindringen, sagen die Forscher.

Da technologische Innovationen Geräte kleiner und kleiner zu machen, entwickeln die Wissenschaftler Maschinen, die nur die Größe der komplexe Moleküle sind — Nanometer oder Milliardstel Meter, in der Skala. Im Vergleich dazu ist das durchschnittliche menschliche Haar etwa 100.000 Nanometer breit.

Einer der wichtigsten Gründe "Nanobots" im Bereich der Science Fiction bleiben ist, herauszufinden, ein Weg, um sie zu bewegen, ist eine Herausforderung gewesen. Forscher haben versucht, mit einer Vielzahl von Stromquellen und Antriebssysteme für Nanotechnologie, aber diese in der Regel fehlt, Geschwindigkeit, Kraft und Kontrolle. [Die 6 erstellt seltsamsten Roboter jemals]

"Gab es viele kleine Maschinen, aber sie arbeiten unglaublich langsam – wobei viele Sekunden oder Minuten zu einen einzigen Arm zum Beispiel bewegen – und mit sehr geringen Kräften," sagte Jeremy Baumberg, Direktor des Centre der University of Cambridge Nanophotonik und senior-Autor der neuen Studie. "Deshalb haben wir keine Nanobots, obwohl sie viel in der Literatur diskutiert werden."

Nanobots erfordern starke Kräfte zu bewegen, weil die Viskosität von Flüssigkeiten auf der Nanoebene drastisch erhöhen kann. "Für eine Nanomaschine schweben im Wasser, Schwimmen ist wie wir schwimmen in einem Pool von Melasse [eine Mischung aus Melasse, Zucker und Glukosesirup] – sehr, sehr zähflüssig – müssen Sie sehr große Kräfte zu bewegen," Baumberg erzählte Leben Wissenschaft.

Die neuen Motoren bestehen aus winzigen Teilchen gold nur 60 Nanometer im Durchmesser. Diese Partikel sind miteinander durch ein Wasser-beladenen Gel gemacht von einem wärmeempfindlichen Verbindung verbunden. Wenn durch einen grünen Laser zu mehr als 95 Grad Fahrenheit (35 Grad Celsius) erhitzt, das Gel vertreibt Wasser, contracting innerhalb einer Mikrosekunde und zwingt die gold-Nanopartikel in engen Cluster rund 400 Nanometer breit. Wenn der Motor abgekühlt ist, das Gel nimmt auf dem Wasser und dehnt sich aus, und die gold-Nanopartikel sind stark und schnell auseinander, wie eine Feder geschoben, erklärt der Forscher.

"Es ist wie eine Explosion", sagte Studienautor Blei Tao Ding, ein Forscher an der University of Cambridge Nanophotonik Zentrum, in einer Erklärung. "Wir haben Hunderte von gold Kugeln fliegen auseinander in einer Millionstel Sekunde wenn Wassermoleküle die Polymere um sie herum aufblasen."

Die Kräfte, die diese neuen Motoren auszuüben sind mehrere Größenordnungen größer als gesehen im Nanomaßstab von älteren Geräten, mit einer Kraft, das Pfund für Pfund fast 100 Mal besser als jede Motor oder Muskel, sagten die Forscher.

"sie sind die mächtigsten Nanoengines bis heute", sagte Baumberg. Die Geräte sind auch energieeffiziente, biokompatibel und kostengünstig zu fertigen, die Wissenschaftler hinzugefügt.

Die neuen Motoren sind betätigende Nanotransducers oder Ameisen benannt. "Wie echte Ameisen produzieren sie große Kräfte zu ihrem Gewicht" Baumberg sagte in einer Erklärung.

Nun untersuchen die Forscher Möglichkeiten, um die Ameisen für reale Anwendungen nutzbar zu machen. Zum Beispiel sagte die Forscher die Expansion und Kontraktion von Ameisen helfen Laufwerk Kolben und Hebel nutzen könnten, Baumberg.

Zukünftige Forschung auch mit Ameisen, die auf der Grundlage von verschiedenen Nanopartikeln basteln könnte, sagte Baumberg. "Wir brauchen sicherlich nicht Gold, und wir haben erfolgreich bereits Silber verwendet, sondern werden versuchen, Nickel und Kupfer," sagte er. [Elementar, mein lieber: 8 Elemente, die Sie noch nie von gehört]

Die Forscher arbeiten derzeit mit Cambridge Enterprise, der University of Cambridge Kommerzialisierung Arm sowie mehrere andere Unternehmen diese Technologie für Anwendungen zu vermarkten, die Manipulation und Steuerung von Flüssigkeiten.

"Mikrofluidischen Chips für die Synthese von Pharmazeutika, biomedizinische sensing und Trennung, sowie viele andere biochemische Prozesse wirklich interessant", sagte Baumberg. "Aber alle Pumpen und Ventile müssen derzeit mit Hydraulik, erfolgen, also musst du ein Rohr auf dem Chip für jeden feed stark zu begrenzen, die Komplexität der alles, was Sie damit machen. "Wir glauben, wir machen jetzt Pumpen und Ventile von den Ameisen, die jeweils durch einen Lichtstrahl kontrolliert werden, und haben wir Tausende auf einem einzigen Chip."

Darüber hinaus Mikrofluidik-Anwendungen die Wissenschaftler "sind auf der Suche zu machen, kleine Nanomaschinen, die herumlaufen, können durch Lichtstrahlen, kontrolliert" Baumberg hinzugefügt.

Die Wissenschaftler ihre Ergebnisse detailliert Online-2. Mai in der Fachzeitschrift Proceedings der National Academy of Sciences.