Изследователи създават наномащабен ротационен двигател, задвижван от поток, който може да генерира механична работа

Ротационни двигатели, които се задвижват от някакъв поток, се използват дълго време във вятърни мелници и водни колела. Подобен механизъм се наблюдава и в биологични клетки, където FoF1-ATP синтазата произвежда горивото, необходимо на клетките, за да функционират. Черпейки вдъхновение от това, изследователи от Технологичния университет в Делфт разработиха най-малкия досега задвижван от поток двигател от ДНК, който използва електрически или солеви градиенти за генериране на механична енергия. За конструирането на двигателя екипът е използвал техника, наречена ДНК оригами, която използва специфични взаимодействия между допълващи се двойки ДНК за изграждане на 2D и 3D нано-обекти.

Роторите черпят енергия от вода, която се индуцира чрез прилагане на напрежение или чрез различни концентрации на сол от двете страни на мембраната. От направените наблюдения изследователите са изследвали повече и са използвали знанията за изграждане на наномащабни турбини.

„Нашият задвижван от потока двигател е направен от ДНК материал. Тази структура е закачена върху нанопора, малък отвор в тънка мембрана. Снопът ДНК с дебелина само 7 нанометра се самоорганизира под електрическо поле в подобна на ротор конфигурация, която впоследствие се настройва на продължително въртеливо движение с повече от 10 оборота в секунда,” обясни Д-р Син Ши, постдоктор в отдела по бионаука в TU Delft. Д-р Ши е и първият автор на проучване публикувано в Природа физика.

Според екипа, това е първият път, когато активен ротор, задвижван от потока, е разработен в наномащаб. Изследователите бяха озадачени, когато за първи път наблюдаваха феномена, при който ДНК пръчките се организират. Д-р Ши добави, че въпреки че има много налична информация за ротационните двигатели, много малко се знае за тяхната наномащабна версия.

Те също направиха експеримент и демонстрираха способността на турбината да носи товар. Екипът вярва, че разработката е отворила нови пътища в инженерството на активни роботи.