Un grupo de físicos de reciente construcción, el motor más pequeño jamás creado a partir de un solo átomo. Al igual que cualquier otro motor que convierte la energía térmica en movimiento - pero lo hace en una escala más pequeña que había visto antes. El átomo está atrapado en un cono de energía electromagnética y se usan rayos láser para calentarlo y enfriarlo, lo que hace que el átomo de moverse hacia atrás y adelante en el cono como un pistón del motor.
Los científicos de la Universidad de Mainz en Alemania que están detrás de la invención no tienen un uso particular en mente para el motor. Pero es un buen ejemplo de cómo somos cada vez más capaces de replicar las máquinas cotidianas que dependemos en una pequeña escala. Esto abre el camino para algunas posibilidades muy interesantes en el futuro, sobre todo en el uso de nano-robots en medicina , que podrían ser enviadas en el cuerpo para liberar fármacos dirigidos o incluso luchar contra enfermedades como el cáncer .
Nanotecnología se ocupa de objetos ultra pequeño que equivale a una mil millonésima parte de un metro de tamaño, lo que hace sonar una escala imposiblemente pequeña en la que construir máquinas. Pero el tamaño es relativo a lo cerca que está a un objeto. No podemos ver las cosas a nanoescala con el ojo desnudo, al igual que no podemos ver los planetas exteriores del sistema solar. Sin embargo, si nos acercamos - con un telescopio de los planetas o un poderoso microscopio electrónico de nano-objetos - a continuación, cambiamos el marco de referencia y las cosas se ven muy diferentes.
Sin embargo, incluso después de conseguir un vistazo más de cerca, todavía no podemos construir máquinas a escala nanométrica utilizando herramientas de ingeniería convencionales. Mientras que las máquinas regulares, tales como los motores de combustión interna en la mayoría de los coches, operar de acuerdo a las reglas de la física establecidos por Isaac Newton, las cosas a nanoescala siguen las más complejas leyes de la mecánica cuántica . Así que tenemos diferentes herramientas que tengan en cuenta el mundo cuántico con el fin de manipular los átomos y las moléculas de una manera que los utiliza como bloques de construcción de nanomáquinas. Aquí hay cuatro máquinas más pequeñas que podrían tener un gran impacto.
El grafeno motor de nanorobots
Investigadores de Singapur han demostrado recientemente un simple pero el motor de tamaño nanométrico hecho de una pieza altamente elástica de grafeno . El grafeno es una lámina bidimensional de átomos de carbono que tiene una resistencia mecánica excepcional. Inserción de algunas moléculas de cloro y flúor en la retícula grafeno y disparar un láser a causa de la hoja para ampliar. Girando rápidamente el láser encendido y apagado hace que la bomba de grafeno atrás y adelante como el pistón en un motor de combustión interna.
Los investigadores creen que el grafeno nano-motor podría ser utilizada para alimentarpequeños robots , por ejemplo, para atacar las células cancerosas en el cuerpo. O podría ser utilizado en una llamada " lab-on-a-chip " - un dispositivo que reduce las funciones de un laboratorio de química en pequeños paquete que se puede utilizar para análisis de sangre rápidas, entre otras cosas.
Sin fricción de nano-rotor
Los rotores que producen movimiento en máquinas tales como motores y ventiladores aeronaves todo lo general sufren de fricción, lo que limita su desempeño. La nanotecnología se puede utilizar para crear un motor de una sola molécula, que puede girar sin ninguna fricción. rotores normales interactúan con el aire de acuerdo con las leyes de Newton a medida que giran alrededor y por lo experimentan fricción. Pero, en la nanoescala, rotores moleculares siguen la ley cuántica, lo que significa que no interactúan con el aire de la misma manera y por lo tanto la fricción no afecta a su rendimiento.
La naturaleza ha hecho ya nos muestra que los motores moleculares son posibles. Ciertas proteínas pueden viajar a lo largo de una superficie utilizando un mecanismo de rotación que crean movimiento de energía química. Estas proteínas motoras son las que hacen que las células se contraigan y por lo tanto son responsables de nuestros movimientos musculares.
Investigadores de Alemania informó recientemente la creación de un rotor molecular mediante la colocación de moléculas que se mueven dentro de un pequeño orificio hexagonal conocido como nanoporos en una fina pieza de plata. La posición y el movimiento de las moléculas significaba que comenzaron a girar alrededor del agujero como un rotor. Una vez más, esta forma de nano-motor podría ser utilizado para alimentar un pequeño robot alrededor del cuerpo.
nano-cohetes controlables
Un cohete es el vehículo más rápido hecho por el hombre que puede viajar libremente a través del universo. Varios grupos de investigadores han construido recientemente una alta velocidad, versión a escala nanométrica con mando a distancia de un cohete mediante la combinación de nanopartículas con moléculas biológicas.
En un caso , el cuerpo del cohete fue hecho de una perla de poliestireno recubierta de oro y el cromo. Esto se une a múltiples moléculas "motor" catalítica utilizando hebras de ADN.Cuando se coloca en una solución de peróxido de hidrógeno, las moléculas del motor causados una reacción química que produce burbujas de oxígeno, obligando a que el cohete se mueva en la dirección opuesta. Un rayo de luz ultravioleta en un lado del cohete hace que el ADN se rompa, separando los motores y el cambio de dirección del cohete de la marcha. Los investigadores esperan desarrollar el cohete por lo que se puede utilizar en cualquier entorno, por ejemplo, para administrar fármacos a un área objetivo del cuerpo.
Mi propio grupo de investigación está entre aquellos que trabajan en una manera más sencilla para transportar medicamentos a través del cuerpo que ya está siendo explorado con nanopartículas magnéticas . Los fármacos se inyectaron en una estructura de cubierta magnética que puede expandirse en presencia de calor o luz. Esto significa que, una vez insertado en el cuerpo, pueden ser guiadas a la zona de destino mediante imanes y luego se activa para expandir y liberar su droga.
La tecnología también está siendo estudiado para las imágenes médicas. La creación de las nanopartículas para reunir en ciertos tejidos y luego escanear el cuerpo con una imagen de resonancia magnética (MRI) podría ayudar a problemas de relieve como la diabetes .
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