En el minúsculo mundo de la nanotecnología, los grandes pasos son raros. Pero un desarrollo reciente tiene el potencial de mejorar enormemente nuestras vidas:un motor que mide 200 mil millonésimas de metro, que podría impulsar a pequeños robots a combatir enfermedades en células vivas.

La vida misma es una prueba de la extrema eficacia de la nanotecnología, la manipulación de la materia a escala molecular o atómica, en la que el ADN, las proteínas y las enzimas pueden considerarse máquinas. De hecho, los investigadores han logrado fabricar micro-hélices utilizando pequeñas hebras de ADN. Estas hebras se pueden unir con tanta libertad y precisión que la práctica se conoce como "origami de ADN". Sin embargo, El origami de ADN carece de fuerza y ​​velocidad operativa (lleva un tiempo medible en segundos), reduciendo su función robótica.

Pero ahora hemos producido nanomotores que pueden funcionar con haces de luz para hacer funcionar pistones, bombas y válvulas. Hecho de nanopartículas de oro unidas por una sustancia química sensible al calor, nuestras máquinas son fuertes, rápido y sencillo de operar, haciéndolos extremadamente prácticos para futuras aplicaciones.

Uno de los mayores problemas cuando se trabaja con tecnología diminuta es la necesidad de crear una fuerza fuerte para un objeto a nanoescala. Si piensas en un humano moviéndose en el agua, sus movimientos están levemente restringidos y el agua se siente fluida. Pero imagina lo que pasaría si esa persona se encogiera a un tamaño cien mil veces más pequeño que una hormiga. El agua se sentiría increíblemente viscosa. Para poder moverse con facilidad a nanoescala, una "nanopersona" necesitaría ejercer una fuerza enorme para su tamaño. La imagen de una hormiga capaz de levantar varias veces su propio peso, me viene a la mente. De ahí el nombre de nuestro descubrimiento:nano-transductores accionadores, o ANT.

Los ANT consisten en nanopartículas de oro unidas por un material termosensible. A temperatura ambiente, el material de unión está relajado y se puede llenar con agua, que separan las nanopartículas. Calentado unos pocos grados con un láser, el material se contrae a una capa delgada, acercando las nanopartículas y expulsando el agua. Luego, cuando se enfría de nuevo, el agua vuelve a entrar y repele las nanopartículas con una fuerza enorme. Las hormigas actúan como un resorte pequeño pero poderoso, almacenar y liberar grandes cantidades de energía elástica a gran velocidad.

La clave para el desarrollo de las ANT fue el uso de luz láser. Al elegir el color de luz correcto para el tamaño correcto de nanopartículas (en este caso, luz verde para nanopartículas de oro) es posible calentarlas muy rápidamente. En la oscuridad, porque son tan pequeños, las nanopartículas también se enfrían muy rápidamente. Entonces, los ANT pueden operar en un microsegundo. De la misma manera que la luz puede calentar el agua para hacer funcionar las máquinas de vapor, podemos usar la luz para construir un pistón para motores a nanoescala.

Hormigas explosivas

"Es como una explosión, ", explica Tao Ding del Laboratorio Cavendish de Cambridge:" Tenemos cientos de bolas de oro que se separan en una millonésima de segundo cuando las moléculas de agua inflan los polímeros que las rodean ".

Una aplicación obvia para este nuevo avance será en la práctica de la microfluídica, que permiten la existencia de un laboratorio químico completo en un chip. Esto permite la fabricación de productos farmacéuticos y el análisis de productos químicos con una precisión muy alta. Sin embargo, Los microfluidos se han visto limitados por la necesidad de equipos operativos voluminosos, como bombas y válvulas, que deben conectarse físicamente con tuberías al chip.

Los nuevos ANT se pueden utilizar como pequeñas bombas y válvulas dispersas en el propio chip de microfluidos y operadas por pequeños haces de luz sin necesidad de ninguna conexión física. Más, el tamaño de las ANT (200-400nm) es similar al tamaño de los puntos más pequeños en los que podemos enfocar la luz, que optimiza la tecnología. El uso de ANT permitiría diseños de microfluidos mucho más complejos en los próximos años.

También estamos analizando la misma escala de tiempo en el uso de ANT para producir pistones y eventualmente motores a nanoescala, restringiendo el movimiento de las ANT a una sola dirección. En el futuro, tales motores podrían permitirnos fabricar materiales específicos, y eventualmente incluso autos y casas, además de proporcionar energía para que los nano-motores trabajen con nano-robots dentro de las células vivas. Los pequeños pasos para las ANT podrían significar grandes avances para los humanos.

Este artículo se publicó originalmente en The Conversation. Lea el artículo original.