Всевозможные наномеханизмы и наномашины могут обеспечить скачкообразное развитие некоторых областей медицины и техники. И если с производством наномашин и различных наноустройств все обстоит более-менее благополучно, то эффективный источник, питающий энергией эти машины, людям предстоит еще изобрести или разработать. Некоторых успехов в данном направлении удалось добиться ученым из Кембриджского университета.

Они создали самые маленькие в мире на сегодняшний день двигатели, которые приводятся в движение энергией света, подаваемого из внешнего источника.

Эти крошечные устройства, получившие название ANT от (actuating nano transducer), могут сделать реальностью сюжет научно-фантастического фильма 1966 года под названием “Фантастическое путешествие”, в котором миниатюрная “подводная лодка” путешествовала по телу травмированного ученого с целью устранения кровяного сгустка, закупорившего сосуд в его мозге. Фильм от реальности будет отличаться лишь одним – для управления крошечным наноботом не будет требоваться человека-пилота, уменьшенного в размерах при помощи некоей фантастической технологии. Более того, нанодвигатели, как и реальные муравьи, могут вырабатывать достаточно большую силу относительно своего веса и перемещать большое количество полезного груза.

Нанодвигатель ANT работает подобно пружинному механизму. Основу двигателя составляет множество золотых наночастиц, скрепленных при помощи полимерного гелеобразного вещества, которое реагирует на изменения температуры. Свет лазера нагревает золотые наночастицы, повышение температуры приводит к быстрому удалению молекул воды из гелеобразного вещества и это вещество сжимается, словно пружина. Получается, что устройство аккумулирует энергию света и сохраняет ее в виде упругой кинетической энергии сжатой “пружины”.

После отключения лазерного света устройство быстро охлаждается и интенсивно поглощает воду из окружающей среды. Материал расширяется, высвобождая накопленную в нем энергию, а наличие золотых наночастиц увеличивает действие этого эффекта и значение создаваемой двигателем силы.

Следует отметить, что процесс расширения наномеханизма происходит очень быстро, подобно своего рода микровзрыву. Это, в свою очередь, происходит из-за влияния так называемых сил Ван-дер-Вальса, которые возникают между молекулами вещества. Такие силы практически не проявляются на обычном уровне, но на микро- и наноуровне их влияние весьма велико. Именно благодаря этим силам гекконы могут спокойно бегать по стенам и потолку, используя миллиарды крошечных волосинок, покрывающих поверхность их конечностей.

Как упоминалось немного выше, нанодвигатель ANT аккумулирует энергию света, а ее большая часть преобразуется в энергию притяжения между наночастицами из тяжелого металла и молекулами гелеобразного вещества. Поэтому, при разрыве этих сил энергия “развертывания” пружины становится в несколько раз больше, нежели просто энергия сжатого материала. К сожалению, в настоящее время энергия “пружины” выделяется сразу во всех направлениях и исследователи заняты поиском метода, который позволит “сфокусировать” эту энергию в одном направлении, подобно тому, как это делает поршень парового двигателя или двигателя внутреннего сгорания.

Если ученым удастся найти метод направления энергии двигателя ANT в “нужное русло”, то эти нанодвигатели вполне будут способны приводить в движение крошечных наноботов, которые будут доставлять к месту назначения лекарственные препараты или принимать участие в микрохирургических операций, выступая в роли дистанционно управляемых инструментов. А сейчас группа из Кембриджского университета занимается тем, чтобы на основе ANT-двигателей сделать управляемые насосы и клапаны, предназначенные для микропотоковых жидкостных чипов, чипов, используемых влабораториях-на-чипе, диагностическом оборудовании и биодатчиках.

Понравилась статья? Тогда поддержите нас, поделитесь с друзьями и заглядывайте по рекламным ссылкам!