الباحثون يبنون محركًا دوارًا نانويًا يحركه التدفق يمكنه توليد عمل ميكانيكي

تُستخدم المحركات الدوارة التي يتم تشغيلها بواسطة بعض التدفق لفترة طويلة في طواحين الهواء وعجلات المياه. تظهر آلية مماثلة أيضًا في الخلايا البيولوجية حيث ينتج سينسيز FoF1-ATP الوقود الذي تحتاجه الخلايا لتعمل. استلهامًا من ذلك ، طور باحثون في جامعة دلفت للتكنولوجيا أصغر محرك على الإطلاق يحركه التدفق من الحمض النووي يستخدم التدرجات الكهربية أو الملحية لتوليد الطاقة الميكانيكية. لبناء المحرك ، استخدم الفريق تقنية تسمى DNA Origami والتي تستخدم تفاعلات محددة بين أزواج الحمض النووي التكميلية لبناء كائنات نانوية ثنائية وثلاثية الأبعاد.

تستمد الدوارات الطاقة من الماء الناتج عن تطبيق الجهد أو وجود تركيزات مختلفة من الملح على جانبي الغشاء. من خلال الملاحظات التي تم إجراؤها ، اكتشف الباحثون المزيد واستخدموا المعرفة لبناء توربينات نانوية.

"محركنا الذي يحركه التدفق مصنوع من مادة DNA. يتم تثبيت هذا الهيكل على ثقب نانوي ، وهو فتحة صغيرة ، في غشاء رقيق. حزمة الحمض النووي بسماكة 7 نانومتر فقط تنتظم ذاتيًا تحت مجال كهربائي في تكوين شبيه بالعضو الدوار ، والذي يتم ضبطه لاحقًا في حركة دورانية مستمرة لأكثر من 10 دورات في الثانية ، " شرح الدكتورة شين شي ، باحثة ما بعد الدكتوراة في قسم العلوم البيولوجية في TU Delft. الدكتور شي هو أيضًا المؤلف الأول لكتاب دراسة نشرت في فيزياء الطبيعة.

وفقًا للفريق ، هذه هي المرة الأولى التي يتم فيها تطوير دوار نشط مدفوع بالتدفق بمقياس نانوي. أصيب الباحثون بالحيرة عندما لاحظوا لأول مرة الظاهرة التي تنظم فيها قضبان الحمض النووي نفسها. وأضاف الدكتور شي أنه على الرغم من توفر الكثير من المعلومات حول المحركات الدوارة ، إلا أنه لا يُعرف سوى القليل جدًا عن نسختها ذات المقياس النانوي.

كما أجروا تجربة وأظهروا قدرة التوربين على حمل الحمولة. يعتقد الفريق أن التطوير قد فتح آفاقًا جديدة في هندسة الروبوتات النشطة.