Nejmenší motory na světě

Výzkumníci z Texaské univerzity v Austinu (konkrétně z Cockrellovy technické školy) vyrobili funkční motor ze třech součástek, jehož průměr je zhruba 500krát menší než průměr zrnka rýže. Není větší než jeden mikrometr čili jedna miliontina metru. Hlavním kritériem pro to, aby byl nějaký systém podobných rozměrů uznán jako motor, je jeho schopnost měnit elektrickou či jinou energii na (periodický) mechanický pohyb. Ve světě mikromechaniky nebo nanomechaniky se navíc často místo termínu motor používá slovo aktuátor.

Hlavním účelem nanomotoru či nanoaktuátoru, vyrobeného na Cockrellově technické škole, je zabezpečit pohyb nějakého mikrotělesa v tělních tekutinách a také umožnit, aby mikrotěleso dodávalo jednotlivým buňkám v těle kontrolované množství léčivých chemikálií. Obojí se během pokusů s tímto motorem vydařilo. Nanomotor dokonce prokázal schopnost špičkového výkonu a také výjimečné výdrže. Motor totiž dokázal pracovat po dobu 15 hodin a rychlost jeho rotace bylo možno spojitě regulovat až do hodnoty 18 tisíc otáček za minutu. To už je v podstatě rychlost turbíny pracující uvnitř motoru proudového letadla. Předchozí nanomotory vydržely pracovat maximálně jen po dobu několika minut a maximální rychlost jejich rotace činila asi 500 otáček za minutu.

Čím rychleji se motor otáčel, tím rychleji do svého okolí uvolňoval náklad chemikálií. Oproti stávajícím nanonosičům léčivých látek v lidském těle bez možnosti jakékoliv regulace rychlosti dodávek léku jde o významný pokrok.

Vědci z Národní univerzity v Singapuru vytvořili nanomotor z grafenu, když pomocí laseru ohřívali v blízkosti jeho dvojrozměrné jednoatomární vrstvy připojené molekuly trifluoridu chloru. Jejich následná rychlá expanze deformovala grafenovou membránu|foto: Lee, et al. ©2014 American Chemical Society

Další úspěšný vývoj na poli nanomotorů se odehrál na Národní univerzitě v Singapuru. Zde vědci vytvořili nanomotor z grafenu, když pomocí laseru ohřívali v blízkosti jeho dvojrozměrné jednoatomární vrstvy připojené molekuly trifluoridu chloru (ClF3). Jejich následná rychlá expanze deformovala grafenovou membránu o tloušťce ne více než jeden nanometr. Membrána se v místě laserového ohřevu prostě silně vyboulila a po vypnutí laseru se její tvar opět vrátil do původní ploché podoby. Činnost tohoto nanostroje dokonce připomněla vědcům cyklus dvoutaktního spalovacího motoru. Nanomotor sestávající z takto “pulsující” grafenové membrány vydržel během testů fungovat až po dobu 10 tisíc pracovních cyklů.

Zdroje: Phys.Org 1, Phys.Org 2, Eurekalert