Valolla ohjattavia moottoreita ja roottoreita

Austinin Texasin yliopistossa työskentelevät insinöörit ovat kehittäneet ensimmäisen menetelmän nanomoottorien mekaanisen liikkeen valitsemiseksi ja vaihtamiseksi useiden tilojen välillä yksinkertaisella näkyvän valon stimuloinnilla.

Mekanismi saattaa johtaa uusiin hallittavien nanoelektromekaanisten ja nanorobottilaitteiden luokkaan useilla eri aloilla, kuten lääkeannostelussa, optisessa mittauksessa, viestinnässä, molekyylin vapautumisessa, havainnoinnissa, nanopartikkelien erottelussa ja mikrofluidisessa automaatiossa.

Apulaisprofessorin Donglei (Emma) Fanin ja Ph-kandi Zexi Liang osoittivat, kuinka intensiteetistä riippuen valo voi nopeasti vauhdittaa, pysäyttää ja jopa kääntää piistä valmistetun nanomoottorien pyörimissuuntaa sähkökentässä.

Tämä vaikutus ja taustalla olevat fyysiset periaatteet on paljastettu ensimmäistä kertaa. Se vaihtaa pyörivien nanomoottorien mekaanista liikettä eri tiloissa välittömästi ja tehokkaasti.

"Kyky muuttaa nanolaitteiden käyttäytymistä tällä tavoin - passiivisesta aktiiviseen - avaa oven itsenäisten ja älykkäiden koneiden suunnitteluun nanomittakaavassa", Fan toteaa.

Valon löytäminen toimimaan kytkimenä säätää nanomoottorien mekaanista käyttämistä perustui valon, sähkökentän ja puolijohteisten nanopartikkeleiden vuorovaikutusten tutkimiseen vesipohjaisessa liuoksessa.

Käyttämällä korkkiruuvin muotoisia laserpulsseja DESY:n (Deutsches Elektronen-Synchrotron) tutkijat ovat puolestaan kehittäneet hienostuneen optisen sentrifugin, joka voi saada molekyylit pyörimään vauhdikkaasti halutun molekyyliakselin ympäri. Innovatiivinen menetelmä avaa uusia tapoja hallita ja tutkia supernopeita pyöriviä molekyylejä, joita kutsutaan superroottoreiksi."

Tähän asti optiset sentrifugit ovat saaneet molekyylit pyörimään vain tietyn akselin ympäri. Uusi järjestelmä antaa tutkijoille mahdollisuuden valita kahdesta akselista.

Menetelmä voi saada molekyylit pyörimään nopeammin kuin kymmenen biljoonaa kierrosta sekunnissa. Nämä molekyylisuperroottorit ovat paljastaneet odottamattomia käyttäytymismalleja ja ovat mielenkiintoisia sironnan, spektroskopian ja dynamiikan tutkimuksille.