پمپ‌های نانومقیاس و عوامل مؤثر بر ساخت آنها

پمپاژ سیالات در مقیاس مولکولی، کاربردهای فراوانی مانند هدفگیری دقیق داروها و تنظیم جریان ورودی و خروجی سلول دارد؛ اما طراحی ماشین‌ابزاری برای انجام چنین کاری تا‌کنون ممکن نبوده‌است.

پمپاژ سیالات در مقیاس مولکولی، کاربردهای فراوانی مانند هدفگیری دقیق داروها و
تنظیم جریان ورودی و خروجی سلول دارد؛ اما طراحی ماشین‌ابزاری برای انجام چنین کاری
تا‌کنون ممکن نبوده‌است.

شیمی‌دانان دانشگاه ایلینویز نقشه‌ای را برای سرهم کردن یک پروانه نانومقیاس که
دارای تیغه‌هایی در ابعاد مولکولی است، طراحی نموده‌اند.

این دانشمندان برای نخستین بار، با استفاده از شبیه‌سازی‌های کلاسیک دینامیک
مولکولی، توانستند شرایط واقعی این محیط‌های میکروسکوپی را مورد مطالعه قرار داده،
چگونگی پمپاژ مایعات (خصوصاً آب و روغن) را با استفتده از این پروانه‌های بسیار ریز
متوجه شوند.

آنها دریافتند که برخلاف پروانه‌های معمولی در مقیاس ماکرو، در اینجا شیمی سطح (ترکیبات
شیمیایی و زیستی) شکل، اندازه و حساسیت تیغه‌ها به آب هم ـ یعنی آب‌گریز یا آب‌دوست
بودن آنها ـ نقش مهمی در بازدهی پمپاژ آنها دارد.

به نظر این محققان اصولا ً می‌توان با اتصال برخی از مولکول‌های زیستی به این تیغه‌ها،
شرایطی را ایجاد نمود که این پروانه‌ها تنها محلول‌هایی را پمپ کنند که محتوی
مولکول‌های زیست‌سازگار با تیغه‌هاست. به این ترتیب در توسعه مکانیک پمپاژ مایعات
نانومقیاس باید عوامل جدیدی را در نظر گرفت؛ البته با توجه به دشواری‌هایی که ساخت
چنین دستگاه‌های بسیار کوچکی دارند، تحقق آنها چندین سال طول می‌کشد.

در حال حاضر دانشمندان مشغول مطالعه برا ی یافتن راه‌های ساخت موتورها، سیستم‌های
متحرک و دیگر دستگاه‌های نانومقیاس در یک محیط هیبریدی (ترکیبی از شیمی زیستی و
معدنی) و بر مبنای سیستم‌های زیست‌شناسانه مانند فلاژل‌های بسیار ریز (که می‌توانند
باکتری‌ها را به‌سرعت حرکت دهند) هستند.

به نظر این محققان قرن ۲۱ زمان محقق شدن این قبیل سیستم‌های نانومقیاس مصنوعی (که
این پروانه‌ها تنها جزئی از آن است) محسوب می‌شود و آنها نسبت به این امر بسیار
خوشبین هستند.
جزئیات بیشتر این تحقیق در شماره ۱۲ جولای مجله نیچر و شماره ۲۸ ژوئن Physical
Review letters به چاپ رسیده‌است.