گروهی از محققان از دانشگاه ایالتی پنسیلوانیا، در تحقیق اخیر خود، برای اولین بار قابلیت حمل بار یک نانوموتور غیر زیستی را بررسی کرده‌اند.
قابلیت حمل بار نانوموتورهای غیر زیستی
گروهی از محققان از دانشگاه ایالتی پنسیلوانیا، در تحقیق اخیر خود، برای اولین بار قابلیت حمل بار یک نانوموتور غیر زیستی را بررسی کرده‌اند. آنها تابعیت سرعت موتور به شعاع محموله را محاسبه کرده، نشان دادند که عناصر هدایت‌کننده مغناطیسی می‌توانند به‌منظور ایجاد حرکت دائمی بر مشکلاتِ انتشارِ چرخشی یک محموله کروی بزرگ فائق آیند. این کشف می‌تواند در ساخت کلوییدها و نانوربات‌ها در آینده کاربرد داشته باشد.
تبدیل کاتالیستی انرژی شیمیایی به مکانیکی در زیست‌شناسی کاربردهای بسیاری؛ چون تقسیم سلولی و حرکت ماهیچه استخوانی دارد. در آینده، نانوموتورهای کاتالیستی ـ که گونه‌ای از موتورهای زیستی با اندازه مولکولی‌اند و از تبدیل مذکور بهره می‌گیرند ـ در سیستم‌های میکرومقیاس و نانومقیاس، برای منظور ایجاد حرکت کنترل‌شده کاربردهای اساسی خواهند داشت.
دکتر آیوسمن سن، یکی از اعضای گروه مذکور و رئیس دپارتمان شیمی در دانشگاه ایالتی پنسیلوانیا، در این باره گفت: «برای محققان فناوری‌نانو، حرکتِ کاتالیزشده در نانومقیاس، پدیده نسبتاً جدیدی است و می‌توان در این راه از بسیاری از سیستم‌های موتوری در طبیعت الگوبرداری کرد.»
این گروه انرژی موتورهای خود را از طریق جای‌گذاری غیر متقارنِ کاتالیستِ سوارشده تأمین نمودند؛ مثلاً محققانِ این دانشگاه پیش از این، اعلام کرده بودند که میله‌های میکرومقیاس پلاتین-طلای آنها در محلول‌های پروکسید هیدروژن آبی از طریق خود-الکتروفورسیس حرکت می‌کنند. پروکسید هیدروژن در سطح پلاتین تجزیه شده، بر روی سطح طلا کاهیده می‌شود. در اثر این واکنش‌ها یک عدم تعادل در غلظت پروتون در امتداد محور میله به وجود می‌آید. پروتون‌هایی که برای برقراری تعادلِ بار از پلاتین به‌سمت طلا حرکت می‌کنند، مانند یک پارو حرکت ایجاد می‌کنند.
کشف اخیرِ سن و همکارانش مبتنی بر یک دوتایی موتور-محموله (یا دوتایی میله-کره) است. وی با اشاره به اینکه یک دوتایی موتور-محموله دارای شکل واحد و منحصر‌به‌فردی است، گفت:«ما نشان دادیم که دوتایی‌هایی که بیشترین شعاعِ محموله را داراند، تحرک بسیار بزرگی از خود نشان می‌دهند.» آنها با اضافه کردن یک بخش نیکلی به میله، توانستند بر مشکلات ناشی از حرکات براونی و چرخش‌های انحرافی فائق آیند تا به این شکل، دوتایی مذکور در حضور یک میدان مغناطیسی خارجی دارای یک حرکت تک‌محوری پایدار گردد.
در این تحقیق برای نخستین بار موتورهای نانومقیاس و میکرومقیاس در بیرون از سیستم‌های زیستی آزمایش شد، از طریق کاتالیست حرکت داده شده‌اند. این محققان، حرکت را از طریق یک کشش مستقیم نسبت به یک مولکول سیگنال‌دهنده ایجاد کردند.
سن اشاره کرد که این کشف می‌تواند برای طراحی نانوربات‌های هوشمند ـ که مستقلاً و بدون وابستگی به منبع انرژی خارجی قادر به حرکت در جهات مورد نیاز هستند ـ سودمند واقع شود.
