Forskere bygger nanoskala flowdrevet roterende motor, der kan generere mekanisk arbejde

Rotationsmotorer, der drives af en vis strømning, er i brug i lang tid i vindmøller og vandhjul. En lignende mekanisme ses også i biologiske celler, hvor FoF1-ATP-syntasen producerer det brændstof, som cellerne kræver for at fungere. Med inspiration fra dette har forskere ved Delft University of Technology udviklet den mindste nogensinde flow-drevne motor fra DNA, der udnytter elektriske eller saltgradienter til at generere mekanisk energi. Til konstruktionen af ​​motoren har holdet brugt en teknik kaldet DNA-origami, som bruger specifikke interaktioner mellem komplementære DNA-par til at bygge 2D- og 3D-nano-objekter.

Rotorerne trækker energi fra vand, der induceres ved at påføre spænding eller ved at have forskellige koncentrationer af salt på hver side af membranen. Ud fra observationerne har forskere udforsket mere og brugt viden til at bygge nanoskala turbiner.

"Vores flow-drevne motor er lavet af DNA-materiale. Denne struktur er forankret på en nanopore, en lille åbning, i en tynd membran. DNA-bundtet på kun 7 nanometer tykkelse organiserer sig selv under et elektrisk felt til en rotorlignende konfiguration, der efterfølgende sættes i en vedvarende roterende bevægelse på mere end 10 omdrejninger pr. forklarede Dr. Xin Shi, postdoc i afdelingen for Bionanoscience på TU Delft. Dr Shi er også den første forfatter af studere offentliggjort i Naturfysik.

Ifølge teamet er det første gang, at en flow-drevet aktiv rotor er blevet udviklet i nanoskala. Forskere var forundrede, da de første gang observerede fænomenet, hvor DNA-stængerne organiserer sig. Dr Shi tilføjede, at selvom der var masser af information tilgængelig om roterende motorer, er meget lidt kendt om deres nanoskala version.

De gennemførte også et eksperiment og demonstrerede turbinens evne til at bære en last. Teamet mener, at udviklingen har åbnet nye veje i konstruktionen af ​​aktive robotter.