(Phys.org) —Motores a nanoescala, como sus homólogos de macroescala, se puede construir para funcionar con una variedad de combustibles químicos, como el peróxido de hidrógeno y otros. Pero a diferencia de los motores de macroescala, algunos nanomotores también pueden funcionar sin combustible, en lugar de ser alimentados por campos magnéticos o acústicos. En un nuevo periódico Los investigadores han demostrado por primera vez un nanomotor que puede funcionar tanto en campos magnéticos como acústicos, convirtiéndolo en el primer nanomotor híbrido magneto-acústico sin combustible.

Los investigadores, dirigido por el profesor Joseph Wang en la Universidad de California, San Diego, han publicado un artículo sobre la nueva clase de nanomotores en un número reciente de Nano letras . Como los campos magnéticos y acústicos son biocompatibles y se utilizan comúnmente en medicina, los nanomotores sin combustible podrían resultar especialmente útiles para aplicaciones biomédicas.

El nanomotor puede responder a ambos tipos de campos debido a su diseño bisegmentado:el segmento de nanobarra de oro responde a los ultrasonidos, y el segmento magnético nanohelical responde a campos magnéticos. Todo el dispositivo tiene una longitud aproximada de 3000 nm (3 µm).

Como explican los investigadores, El uso de diferentes campos para alimentar un solo dispositivo ofrece la posibilidad de una rápida reconfiguración del funcionamiento del dispositivo. Por ejemplo, El cambio entre los dos campos diferentes cambia rápidamente la dirección del movimiento porque los campos actúan en extremos opuestos del dispositivo. Además, sintonizar la amplitud de las ondas de ultrasonido o la frecuencia del campo magnético permite una rápida regulación de la velocidad, mientras que la aplicación de un campo magnético rotacional induce un par que resulta en un movimiento de sacacorchos.

El uso de campos en lugar de combustible para la energía también le da al nanomotor la ventaja de poder operar en entornos altamente iónicos. como agua de mar y sangre. Estos medios suelen interferir con los mecanismos de propulsión de los nanomotores alimentados químicamente, que a menudo se basan en el movimiento de electroforesis inducido por un campo eléctrico.

Cuando varios de los nuevos nanomotores se colocan muy cerca, los investigadores encontraron que exhiben un comportamiento de enjambre similar al comportamiento colectivo visto en algunos sistemas biológicos, como cardúmenes de peces. Los investigadores observaron tres estados diferentes de comportamiento colectivo intercambiable, dependiendo del campo aplicado:agregación estable solo con ultrasonido, movimiento de enjambre direccional con campos magnéticos solamente, y un vórtice enjambre arremolinado con ambos campos.

En el futuro, El amplio abanico de operaciones que ofrecen los accionamientos magnéticos y acústicos podría dar lugar a una posibilidad aún más intrigante:los nanovehículos inteligentes que se reconfiguran de forma autónoma en respuesta a cambios en el entorno o su propio rendimiento para lograr una misión predeterminada. Esta capacidad podría resultar especialmente útil para aplicaciones biomédicas, como imágenes, entrega de medicamentos, y diagnóstico. Otras aplicaciones pueden incluir la manipulación y el ensamblaje a nanoescala en el campo más amplio de las nanomáquinas artificiales.

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