En un gran avance para la nanotecnología, Los ingenieros de la Universidad de Texas en Austin han desarrollado el primer método para seleccionar y cambiar el movimiento mecánico de los nanomotores entre múltiples modos con luz visible simple como estímulo.
La capacidad de reconfiguración mecánica podría conducir a una nueva clase de dispositivos nanoelectromecánicos y nanorobóticos controlables para una variedad de campos, incluida la administración de fármacos, detección óptica, comunicación, liberación de moléculas, detección, separación de nanopartículas y automatización de microfluidos.
El hallazgo, hecho por Donglei (Emma) Fan, profesor asociado del Departamento de Ingeniería Mecánica de la Escuela de Ingeniería Cockrell, y Ph.D. candidato Zexi Liang, demuestra cómo, dependiendo de la intensidad, la luz puede aumentar instantáneamente, detener e incluso invertir la orientación de rotación de los nanomotores de silicio en un campo eléctrico. Este efecto y los principios físicos subyacentes se han desvelado por primera vez. Cambia el movimiento mecánico de los nanomotores rotativos entre varios modos de manera instantánea y efectiva.
Los investigadores publicaron sus hallazgos en la edición del 14 de septiembre de Avances de la ciencia .
Nanomotores, que son dispositivos a nanoescala capaces de convertir energía en movimiento a nivel celular y molecular, tienen el potencial de utilizarse en todo, desde la administración de fármacos hasta la separación de nanopartículas.
Usar luz de un láser o un proyector de luz con potencias que varían de visible a infrarroja, La novedosa técnica de los investigadores de la UT para reconfigurar el movimiento de los nanomotores es eficiente y simple en su función. Los nanomotores con velocidad ajustable ya se han investigado como recipientes de administración de fármacos, pero el uso de la luz para ajustar los movimientos mecánicos tiene implicaciones mucho más amplias para los nanomotores y la investigación en nanotecnología en general.
"La capacidad de alterar el comportamiento de los nanodispositivos de esta manera, de pasivo a activo, abre la puerta al diseño de máquinas autónomas e inteligentes a nanoescala, "Dijo Fan.
Fan describe el principio de funcionamiento de los nanomotores eléctricos reconfigurables como una analogía mecánica de los transistores eléctricos, los componentes básicos de los microchips en los teléfonos móviles, ordenadores, computadoras portátiles y otros dispositivos electrónicos que cambian a demanda a estímulos externos.
"Probamos con éxito nuestra hipótesis basándonos en el efecto recién descubierto a través de una aplicación práctica, "Añadió Fan.
"Pudimos distinguir los nanomateriales semiconductores y metálicos simplemente observando sus diferentes movimientos mecánicos en respuesta a la luz con un microscopio óptico convencional. Esta distinción se hizo sin contacto y de manera no destructiva en comparación con las mediciones eléctricas destructivas basadas en contacto predominantes".
El descubrimiento de la luz que actúa como un interruptor para ajustar los comportamientos mecánicos de los nanomotores se basó en exámenes de las interacciones de la luz, un campo eléctrico y nanopartículas semiconductoras en juego en una solución a base de agua.
Este es el último avance de Fan y su equipo en esta área. En 2014, desarrollaron el más pequeño, nanomotores rotativos más rápidos y de mayor duración jamás diseñados.
