ساخت کوچک‌ترین الکتروموتور نانویی با تا زدن DNA

دسته بندی :بلاگ ۱۰ بهمن ۱۴۰۲ ادمین 112

به گزارش خبرگزاری مهر، براساس مقاله‌ای که در مجله Nature Nanotechnology منتشر شده است، دانشمندان اولین الکتروموتور نانویی جهان را ایجاد کرده‌اند. آنها یک توربین از جنس DNA را طراحی کردند که از جریان هیدرودینامیکی در داخل یک نانوحفره در غشایی از جنس نیترید سیلیکون حالت جامد، انرژی خود را تامین می‌کند.

این موتور کوچک می‌تواند برای حوزه‌هایی نظیر پروب‌های پزشکی به منظور تشخیص سرطان استفاده شود. الکسی آکسیمیتیف، استاد فیزیک در دانشگاه ایلینویز می‌گوید: ما برای تحقق الکتروموتورها در مقیاس‌های بسیار کوچک، اصول جدید و مکانیسم‌های فیزیکی تازه‌ای را توسعه دادیم.

در این پروژه سیس دکر از دانشگاه صنعتی دلفت و هندریک دیتز از دانشگاه صنعتی مونیخ همکاری داشتند. دیتز متخصص در DNA اریگامی است. آزمایشگاه وی مولکول‌های DNA را برای ساخت توربین موتور کوچک دستکاری کرد، مولکول‌هایی که شامل ۳۰ مارپیچ DNA دو رشته‌ای بودند که از حدود ۷۲ جفت باز ساخته شده بودند. تیم گروه دکر نشان داد که این توربین با استفاده از یک میدان الکتریکی می‌تواند بچرخد. آزمایشگاه آکسیمنتیف شبیه‌سازی دینامیک مولکولی را روی پنج میلیون اتم انجام داد تا پدیده‌های فیزیکی و نحوه عملکرد موتور را توصیف کند.

مرکز محاسبات پیشرفته تگزاس (TACC) منابع مالی آزمایشگاه آکسیمنتیف را برای انجام این مطالعه تامین کرد. وی گفت: ما تا ۱۰۰ سیستم نانوموتور مختلف برای شبیه‌سازی داشتیم و مجبور شدیم آنها را برای شرایط مختلف و به شیوه‌ای سریع بررسی کنیم.

این مطالعه نشان داد یک مارپیچ DNA منفرد می‌تواند به ساخت کوچک‌ترین الکتروموتور جهان منجر شود که می‌تواند تا یک میلیارد چرخش در دقیقه را تجربه کند.

یکی از دلایل استفاده از DNA به عنوان بلوک ساختمان این است که بار منفی را تحمل می‌کند؛ ویژگی اساسی که برای ساخت الکتروموتور لازم است.

این اولین موتور نانویی است که می‌توان سرعت و جهت چرخشی آن را کنترل کرد. این کار با تنظیم میدان الکتریکی در غشای نانوحفره حالت جامد و غلظت نمک سیال که روتور را احاطه کرده است، انجام می‌شود.

در آینده ممکن است بتوانیم با استفاده از این الکتروموتور نانویی، مولکولی را سنتز کنیم، یا می‌توانیم از آن به عنوان عنصر یک کارخانه مولکولی بزرگتر استفاده کنیم.