(Phys.org) - Vibre una solución de nanopartículas de metal en forma de varilla en agua con ultrasonido y girarán alrededor de sus ejes largos como pequeñas brocas. ¿Por qué? Nadie lo sabe todavía con exactitud. Pero los investigadores del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST) han registrado su velocidad, y es rápido. Hasta 150, 000 revoluciones por minuto, Estos nanomotores giran 10 veces más rápido que cualquier objeto a nanoescala sumergido en líquido jamás reportado.

El descubrimiento de esta velocidad vertiginosa ha abierto la posibilidad de que puedan utilizarse no solo para moverse por el interior del cuerpo, lo que impulsa la investigación, sino también para el mecanizado y la mezcla de alta velocidad.

Los científicos han estado estudiando cómo hacer que los nanomotores se muevan en líquidos durante los últimos años. Un grupo en Penn State que buscaba una forma biológicamente amigable para propulsar nanomotores observó por primera vez que las nanovarillas metálicas se movían y giraban en respuesta al ultrasonido en 2012. Otro grupo de la Universidad de California en San Diego dirigió el movimiento hacia adelante de las barras metálicas utilizando un dispositivo magnético. campo. Luego, el grupo de Penn State demostró que estos nanomotores podrían impulsarse dentro de una célula cancerosa.

Pero nadie sabía por qué o qué tan rápido giraban los nanomotores. Este último es un problema de medición, Los investigadores del NIST trabajaron con el grupo de Penn State para resolverlo.

"Si los nanomotores se van a utilizar en un entorno biológico, entonces es importante comprender cómo interactúan con el líquido y los objetos que los rodean, ", dice el líder del proyecto del NIST, Samuel Stavis." Usamos nanopartículas para rastrear el flujo de agua alrededor de los nanomotores, y usamos esa medida para inferir su tasa de rotación. Descubrimos que los nanomotores giraban sorprendentemente rápido ".

El equipo del NIST registró la rotación de los nanomotores mezclando los 2 micrómetros de largo, Varillas de oro de 300 nanómetros de ancho con perlas de poliestireno de 400 nanómetros de diámetro en agua y colocarlas entre placas de vidrio y silicona con un agitador tipo altavoz debajo. Luego hicieron vibrar el agitador con un tono ultrasónico de 3 megahercios, demasiado alto para que usted o su perro lo oyeran, y observaron cómo se movían los motores y las cuentas.

A medida que los motores giran en el agua, crean un vórtice a su alrededor. Las perlas que se acercan son arrastradas por el vórtice y se arremolinan alrededor de las varillas. Midiendo qué tan lejos están las cuentas de las varillas y qué tan rápido se mueven, el grupo pudo calcular la rapidez con la que giraban los motores, con una salvedad importante.

"El tamaño de las nanovarillas es importante en nuestras mediciones", dice el físico del NIST, Andrew Balk. "Descubrimos que incluso pequeñas variaciones en las dimensiones de la varilla causan grandes incertidumbres de medición, por lo que deben fabricarse de la manera más uniforme posible para futuros estudios y aplicaciones ".

Según los investigadores, la velocidad de rotación de los nanomotores parece ser independiente de su movimiento hacia adelante. Ser capaz de controlar la "velocidad y la alimentación" de los nanomotores de forma independiente abriría la posibilidad de que pudieran utilizarse como herramientas rotativas para el mecanizado y la mezcla.

Las futuras vías de investigación incluyen tratar de descubrir exactamente por qué giran los motores y cómo el vórtice alrededor de las varillas afecta sus interacciones entre sí.