En el mundo minúscula de la nanotecnología , grandes pasos son raros. Sin embargo, un reciente desarrollo tiene el potencial de mejorar enormemente nuestra vida: un motor que mide 200 mil millonésima parte de un metro, lo que podría alimentar pequeños robots para combatir enfermedades en las células vivas.
La vida misma es una prueba de la eficacia extrema de la nanotecnología - la manipulación de la materia a escala atómica o molecular - en la que el ADN, las proteínas y las enzimas pueden ser considerados como maquinaria. De hecho, los investigadores han logrado hacer micro-hélices utilizando pequeñas hebras de ADN. Estos filamentos pueden ser cosidas juntas con tanta libertad y precisa que la práctica se conoce como "origami de ADN ". Sin embargo, origami de ADN carece de la fuerza y la velocidad de funcionamiento (se necesita tiempo medible en segundos), lo que reduce su función robótica.
Pero ahora hemos producido nano-motores que pueden funcionar con haces de luz para trabajar pistones, bombas y válvulas. Hecho de nanopartículas de oro unidas entre sí por una sustancia química sensible al calor, nuestras máquinas son fuertes, rápidos y simples de operar, que les hace extremadamente práctica para aplicaciones futuras.
Uno de los mayores problemas cuando se trata de tecnología diminuta es la necesidad de crear una fuerza fuerte para un objeto en la nanoescala. Si se piensa en un movimiento humano en el agua, sus movimientos están restringidos sólo ligeramente y el agua se siente fluido. Pero imaginar lo que pasaría si esa persona se redujo a un tamaño cien mil veces más pequeño que una hormiga. El agua se sentiría muy viscoso. Con el fin de ser capaz de moverse con facilidad a escala nanométrica, un "nanoperson" tendría que ejercer una fuerza enorme para su tamaño. La imagen de una hormiga, capaz de levantar varias veces su propio peso, viene a la mente. De ahí el nombre de nuestro descubrimiento: de accionamiento nano-transductores - o las hormigas.
Las hormigas se componen de nanopartículas de oro unidas por un material termo-sensible. A temperatura ambiente, el material de unión es relajado y puede ser llenado con agua, que empujan las nanopartículas aparte. Calentado por unos pocos grados utilizando un láser, los contratos significativos a una cáscara delgada, con lo que las nanopartículas más juntos y expulsar el agua. Luego, a medida que se enfría de nuevo, el agua se precipita de nuevo y repele las nanopartículas con enorme fuerza. Las hormigas actúan como un diminuto pero poderoso resorte, almacenar y liberar grandes cantidades de energía elástica a gran velocidad.
La clave para el desarrollo de las hormigas fue el uso de la luz láser. Al elegir el color correcto de la luz para el tamaño adecuado de las nanopartículas (en este caso la luz verde para las nanopartículas de oro) es posible calentar muy rápidamente. En la oscuridad, porque son tan pequeñas, las nanopartículas se enfrían muy rápidamente también. Las hormigas pueden operar dentro de un microsegundo. De la misma manera que la luz puede calentar el agua de las máquinas de vapor de potencia, podemos utilizar la luz para construir un pistón para motores en la nanoescala.
La explosión de ANTs
"Es como una explosión", explica Tao Ding del Laboratorio Cavendish de Cambridge : "Tenemos cientos de bolas de oro que se separan en una millonésima parte de un segundo cuando las moléculas de agua se inflan los polímeros alrededor de ellos."
Una aplicación obvia para este nuevo avance será en la práctica de la microfluídica , que permiten toda una laboratorio químico de existir en un chip. Esto permite la fabricación de productos farmacéuticos y el análisis de productos químicos con una precisión muy alta.Sin embargo, la microfluídica han sido limitados por la necesidad de equipos de funcionamiento voluminosos tales como bombas y válvulas que deben estar físicamente conectado con tuberías a la chip.
Los nuevos hormigas pueden ser utilizados como pequeñas bombas y válvulas dispersos pensado que el chip de microfluidos en sí y operado por pequeños haces de luz sin la necesidad de ninguna conexión física. Además, el tamaño de las hormigas (200-400nm) es similar al tamaño de las manchas más pequeñas en las que podemos enfocar la luz, lo que optimiza la tecnología. Usando ANTs permitiría a muchos más diseños de microfluidos complejos en los próximos años.
También estamos buscando en el mismo plazo de tiempo en el uso de las hormigas para producir pistones motores y eventualmente a nanoescala, al restringir el movimiento de las hormigas a una sola dirección. En el futuro, tales motores podrían permitirnos para la fabricación de materiales específicos, y, finalmente, incluso coches y casas, así como proporcionar la alimentación de nano-motores para trabajar nano-robots dentro de las células vivas. Los pasos pequeños para las hormigas podrían significar grandes saltos para los seres humanos.
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