Des nanomoteurs prometteurs pourront accumuler et utiliser l'énergie de la lumière pour se déplacer
L'une des pierres angulaires du développement de nanodispositifs prometteurs pour leur utilisation ultérieure en médecine, en technologie et en biotechnologie jusqu'au dernier moment a été la création de nanomoteurs, ou plutôt d'une source d'énergie écoénergétique pour les nanomoteurs. Des scientifiques de l'Université de Cambridge ont rendu compte de certains succès tangibles dans la création de tels nanomoteurs .Les spécialistes ont appelé leurs moteurs ANT (actionnant le nano transducteur), et pour les contrôler, ils n'ont pas besoin de la présence d'un pilote miniature, comme c'était le cas à bien des égards dans le film de science-fiction prophétique Fantastic Journeylibéré pour location en 1966. Les nanomoteurs créés dans le laboratoire de Cambridge seront contrôlés à distance et, comme les fourmis microscopiques, pourront générer de l'énergie et porter une charge utile à la distance souhaitée, dépassant la taille de leur propre «corps».Comment ça marcheLe principe de fonctionnement du nanomoteur ANT est largement similaire au principe du mécanisme à ressort. Le moteur est basé sur un certain nombre de nanoparticules d'or interconnectées dans une configuration spécifique par une substance semblable à un gel à base d'un polymère sensible aux changements de température. En dirigeant le rayonnement laser, les nanoparticules sont chauffées, ce qui entraîne une augmentation de la température de toute la structure et, par conséquent, l'élimination des molécules d'eau du polymère. Le processus se déroule très rapidement et s'accompagne d'une compression du «corps» du nanomoteur comme un ressort mécanique. Ainsi, l'énergie lumineuse absorbée est accumulée sous forme d'énergie mécanique élastique d'un "nanospring" comprimé.La désactivation de la source lumineuse (dans notre cas, le laser) conduit à un refroidissement tout aussi rapide du corps ANT du nanomoteur et à l'absorption d'eau de l'environnement. En conséquence, le processus inverse se produit - le polymère de type gel augmente presque instantanément en volume, libérant l'énergie stockée des quanta de lumière. Les nanoparticules d'or, agissant comme un catalyseur, peuvent augmenter l'intensité du processus et la valeur absolue de la force motrice créée. Encore une fois, il est extrêmement important que le processus d'expansion d'un nanomoteur (ainsi que sa compression) se déroule en une fraction de seconde et soit similaire à la microexplosion.
L'impact le plus direct sur l'efficacité du nanomécanisme est exercé par les forces de van der Waals agissant au niveau des molécules de la substance. Pratiquement non perceptible au niveau macro dans la vie de tous les jours, au niveau nanométrique, leur influence est très, très importante. C'est grâce aux forces de Van der Waals que les lézards geckos acquièrent une étonnante capacité à se déplacer rapidement le long des murs et du plafond de verre poli, au contact de la surface de centaines de milliers de poils miniatures recouvrant leurs membres.
Les nanomoteurs ANT créés par les scientifiques accumulent l'énergie du flux lumineux, transformant la majeure partie de celle-ci en énergie d'attraction des nanoparticules de métaux lourds et des molécules d'un polymère de type gel. Et ici, il est très important que l'énergie générée au moment de la rupture des liaisons formées se révèle être plusieurs fois supérieure à celle qui serait accumulée à la suite d'une seule compression d'un matériau qui n'a pas la capacité d'accumuler de l'énergie en continu sur une certaine période de temps. C'est en raison de cette différence que le travail utile nécessaire pour terminer la tâche est accompli.Limites de développement existantesMalheureusement, en trouvant un moyen d'accumuler et de libérer efficacement de l'énergie au niveau du nanomécanisme, les scientifiques n'ont pas encore trouvé un moyen de concentrer le flux d'énergie dans une direction souhaitée, ce qui est nécessaire pour un mouvement ciblé. Aujourd'hui, c'est le dernier obstacle séparant la communauté scientifique de la création de nanomoteurs contrôlés capables de piloter de minuscules nanorobots, et de manière générale de l'utilisation de ces derniers comme véhicules pour délivrer des médicaments, des instruments télécommandés lors d'opérations microchirurgicales, etc.Dans le même temps, les résultats obtenus permettent aux scientifiques de l'Université de Cambridge, en utilisant des nanomoteurs ANT, de démarrer le développement de pompes et de vannes contrôlées impliquées dans les puces liquides à microflux, qui seront utilisées dans les laboratoires sur puce, les biocapteurs et les équipements de diagnostic avancés d'une nouvelle génération.Source
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