(PhysOrg.com) - En un estudio reciente, Los investigadores han examinado la posibilidad de hacer rodar una nanovarilla sobre la superficie del agua. En la macroescala, tal vez la analogía más cercana podría ser el deporte de rodar, en el que dos competidores intentan mantener el equilibrio sobre un tronco durante más tiempo mientras el tronco rueda sobre el agua. Sin embargo, mientras el registro de macros rueda debido a que los competidores caminan sobre él, la nanovarilla rodaría al ser polarizada eléctricamente por un haz de luz.

Los investigadores, Lela Vuković y Petr Král de la Universidad de Illinois en Chicago, han desarrollado un modelo de tal nanobarra rodando sobre el agua. Usando simulaciones de dinámica molecular, Los científicos demostraron cómo nanobarras con diámetros de 3 a 10 nanómetros podían rodar sobre el agua con velocidades de traslación de hasta 5 nanómetros por nanosegundo. Su estudio se publica en un número reciente de Cartas de revisión física .

“Mover nanoobjetos sobre fluidos podría ser más simple que mover objetos macroscópicos debido a la irrelevancia de la gravedad, "Dijo Vuković PhysOrg.com . “Somos el primer grupo que investigó seriamente la idea de rodar nanobarras en interfaces aire / líquido. Nuestras simulaciones de nanobarras rodantes confirman que, en principio, se pueden utilizar los mismos principios o principios similares que utiliza la naturaleza, donde las arañas de agua e incluso algunas lagartijas pueden caminar sobre los fluidos ".

Para hacer rodar la nanovarilla sobre el agua, los científicos explicaron cómo cargar la superficie de la nanovarilla con un haz de luz inclinado con respecto a la superficie del agua. La luz excita los cromóforos de la nanovarilla, que son las partes de las moléculas que absorben fotones. Luego, los cromóforos polarizados del nanotubo se sienten atraídos por las moléculas altamente polares del agua, haciendo que la nanovarilla ruede. Al hacer coincidir el tiempo que el haz de luz llega a los cromóforos con la velocidad de rotación de las nanovarillas, los investigadores demostraron teóricamente que deberían poder mantener la nanovarilla rodando a un ritmo constante.

Como explicaron los científicos, la nanovarilla debe acoplarse lo suficientemente bien a la superficie del agua para ser propulsada con un deslizamiento mínimo, pero no demasiado para que quede profundamente enterrado y tenga que empujar mucha agua para moverse. Para determinar cómo la nanovarilla podría rodar de manera más eficiente, los científicos analizaron la química en la interfaz nanobarra-agua.

En su modelo, Los investigadores también determinaron que la nanovarilla debería poder tirar de los objetos adheridos a ella mientras rueda sobre el agua. Esta capacidad podría convertir al sistema en un posible candidato para el transporte de carga a nanoescala a nivel celular, que podría ser útil en aplicaciones biológicas, como la manipulación de proteínas grandes.

"Potencialmente, podemos imaginar una serie de nanoobjetos que se pueden controlar sincrónicamente en superficies líquidas, ”Dijo Král. “Estos objetos pueden tener una variedad de aplicaciones en la detección, o preparación de material. También podemos utilizar las nanobarras para arrastrar carga de forma autónoma sobre las superficies fluidas. Pueden preparar redes diminutas, como barcos de pesca, para nuevos tipos de aplicaciones. Probablemente sepamos más sobre las capacidades reales de estos sistemas después de que se realicen nuestros primeros experimentos en un futuro próximo ".

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