В Кембридже создали самый маленький двигатель в мире
Прототип устройства, которое называется приводящим в действие нанопреобразователем, состоит из микроскопических золотых шариков, покрытых специальным полимерным гелем, пишет Financial Times со ссылкой на данные исследования, опубликованные в официальном издании Национальной академии наук США Proceedings of the National Academy of Sciences. Двигатель на микроскопическом уровне порождает силу, которая в приложении на единицу веса в сотни раз больше, чем мощность какого-либо известного мотора или мускула.
Профессор Кембриджского университета Джереми Бомберг, возглавляющий исследовательский проект, пояснил FT, почему наноботы, о которых люди говорят уже много лет, до сих пор не существуют. По его словам, проблема состоит в том, что пока что не было способа заставить их двигаться сквозь жидкую среду. Он сравнил движение наноботов с плаванием в потоке на наноуровне, так как силы межмолекулярного взаимодействия очень сильны.
Бомберг отметил, что изобретенный в Кембридже нанопреобразователь может оказывать очень мощное воздействие по сравнению с его весом, однако теперь перед учеными стоит проблема, как контролировать его силу.
В исследовании говорится, что устройство приводится в действие скорее физическими, чем химическим реакциями. Оно содержит наночастицы золота размером примерно 0,06 микрона, что примерно в тысячу раз тоньше человеческого волоса, которые помещены в водную среду с гелеподобным полимером pNIPAM (N-изопропил-акриламид).
При температуре выше 32 градусов Цельсия золотые частицы плотно связываются с полимером посредством межмолекулярного притяжения. При понижении температуры ниже этого критического уровня полимер начинает резко впитывать воду и расширяться. В результате золотые крупицы быстро расталкиваются в стороны, словно пружиной.
Эксперименты показали, что реакция протекает быстро и полностью обратима. Прототип нанопреобразователя контролирует температуру системы с помощью лазера, но вместо него могут быть задействованы другие механизмы, отмечают ученые. Критическая температура также регулируется, ее можно настроить, например ближе к 37 градусам, что является нормальной температурой человеческого тела.
Нанопреобразователь сможет управлять наноботами, как поршень в автомобильном двигателе, только в миллиарды раз меньшем масштабе. По словам Бомберга, сейчас исследователи заняты разработкой практического применения созданной ими технологии.