Los motores están en todas partes en nuestra vida cotidiana, desde automóviles hasta lavadoras. Un campo científico futurista está trabajando en pequeños motores que podrían alimentar una red de nanomáquinas y reemplazar algunas de las fuentes de energía que usamos en los dispositivos hoy en día.

En una nueva investigación publicada recientemente en ACS Nano , investigadores de la Escuela de Ingeniería Cockrell de la Universidad de Texas en Austin crearon el primer nanomotor óptico de estado sólido. Todas las versiones anteriores de estos motores impulsados ​​por luz residen en una solución de algún tipo, que frenaba su potencial para la mayoría de las aplicaciones del mundo real.

"La vida comenzó en el agua y finalmente se trasladó a la tierra", dijo Yuebing Zheng, profesor asociado en el Departamento de Ingeniería Mecánica de Walker. "Hemos hecho que estos micro nanomotores que siempre han vivido en solución funcionen en tierra, en estado sólido".

Los investigadores imaginan que estos motores alimentan una variedad de cosas. El movimiento giratorio podría recoger polvo y otras partículas, lo que lo hace útil para medir la calidad del aire. Podrían impulsar dispositivos de administración de fármacos en el cuerpo humano. Y podrían impulsar pequeños drones para vigilancia y mediciones, así como otros minivehículos.

El nuevo motor tiene menos de 100 nanómetros de ancho y puede girar sobre un sustrato sólido bajo iluminación ligera. Puede servir como un motor sin combustible y sin engranajes para convertir la luz en energía mecánica para varios sistemas micro/nano-electromecánicos de estado sólido.

Llevar estos nanomotores a la tierra y fuera del agua, por así decirlo, evita el movimiento browniano, uno de los mayores obstáculos que frenan la implementación de estos dispositivos. Ocurre cuando las moléculas de agua empujan estos pequeños motores fuera de su giro. Cuanto más pequeño es el motor, más fuerte se vuelve este movimiento. Quitar la solución del lado de la ecuación elimina este problema por completo.

Los nanomotores son parte de un campo grande y creciente de fuentes de energía en miniatura. Sirven como un término medio en escala entre las máquinas moleculares en el extremo más pequeño y los micromotores en el extremo más grande.

El campo es de gran interés, pero en este punto, los investigadores todavía están tratando de descubrir la ciencia fundamental para hacer que estos pequeños motores sean más viables a través de una mayor eficiencia.

La razón por la que los científicos están tan entusiasmados con la creación de estos pequeños motores es que imitan algunas de las estructuras biológicas más importantes. En la naturaleza, estos motores impulsan la división de las células y las ayudan a moverse. Se combinan para ayudar a los organismos a moverse.

"Los nanomotores nos ayudan a controlar con precisión el nanomundo y crear cosas nuevas que queremos para nuestro mundo real", dijo Jingang Li, Ph.D. graduado del grupo de Zheng y autor principal de este estudio.

Al sacar estos motores de la solución y colocarlos en chips, tienen el potencial de reemplazar las baterías en algunos casos, usando solo luz para generar movimiento mecánico y dispositivos de energía.

Este avance surge de un diseño novedoso:una fina capa de material de cambio de fase sobre el sustrato. La película delgada puede sufrir un cambio local y reversible de la fase sólida a una fase cuasi-líquida cuando se expone a la luz. Este cambio de fase puede reducir la fuerza de fricción de los nanomotores e impulsa la rotación.

Esta fue la primera demostración del equipo de los motores utilizando nanopartículas. En el futuro, los investigadores continuarán mejorando su creación, trabajando para mejorar el rendimiento, haciéndolos más estables y controlables, lo que lleva a convertir la luz en energía mecánica a tasas más altas. + Explora más

Microdrones con nanomotores impulsados ​​por luz