Οι ερευνητές κατασκεύασαν περιστροφικό κινητήρα σε νανοκλίμακα ροής που μπορεί να παράγει μηχανικό έργο

Οι περιστροφικοί κινητήρες που κινούνται από κάποια ροή χρησιμοποιούνται για μεγάλο χρονικό διάστημα σε ανεμόμυλους και υδροτροχούς. Ένας παρόμοιος μηχανισμός παρατηρείται επίσης σε βιολογικά κύτταρα όπου η συνθάση FoF1-ATP παράγει το καύσιμο που απαιτείται από τα κύτταρα για να λειτουργήσουν. Αντλώντας έμπνευση από αυτό, ερευνητές στο Τεχνολογικό Πανεπιστήμιο του Ντελφτ ανέπτυξαν τον μικρότερο κινητήρα από DNA που κινείται ποτέ με ροή που χρησιμοποιεί ηλεκτρικές διαβαθμίσεις ή βαθμίδες αλατιού για να παράγει μηχανική ενέργεια. Για την κατασκευή του κινητήρα, η ομάδα χρησιμοποίησε μια τεχνική που ονομάζεται DNA origami, η οποία χρησιμοποιεί συγκεκριμένες αλληλεπιδράσεις μεταξύ συμπληρωματικών ζευγών DNA για την κατασκευή 2D και 3D νανο-αντικειμένων.

Οι ρότορες αντλούν ενέργεια από το νερό που επάγεται με την εφαρμογή τάσης ή από την ύπαρξη διαφορετικών συγκεντρώσεων αλατιού στις δύο πλευρές της μεμβράνης. Από τις παρατηρήσεις που έγιναν, οι ερευνητές έχουν εξερευνήσει περισσότερα και χρησιμοποίησαν τη γνώση για την κατασκευή στροβίλων νανοκλίμακας.

«Ο κινητήρας μας που βασίζεται στη ροή είναι κατασκευασμένος από υλικό DNA. Αυτή η δομή είναι προσαρτημένη σε ένα νανοπόρο, ένα μικροσκοπικό άνοιγμα, σε μια λεπτή μεμβράνη. Η δέσμη DNA πάχους μόνο 7 νανόμετρων αυτο-οργανώνεται κάτω από ένα ηλεκτρικό πεδίο σε μια διαμόρφωση που μοιάζει με ρότορα, η οποία στη συνέχεια ρυθμίζεται σε μια παρατεταμένη περιστροφική κίνηση άνω των 10 στροφών ανά δευτερόλεπτο. εξήγησε Ο Δρ Xin Shi, μεταδιδάκτορας στο τμήμα Βιονοεπιστήμης στο TU Delft. Ο Δρ Shi είναι επίσης ο πρώτος συγγραφέας του μελέτη δημοσιευτηκε σε Φυσική της Φύσης.

Σύμφωνα με την ομάδα, αυτή είναι η πρώτη φορά που αναπτύχθηκε ένας ενεργός ρότορας που βασίζεται στη ροή σε νανοκλίμακα. Οι ερευνητές μπερδεύτηκαν όταν παρατήρησαν για πρώτη φορά το φαινόμενο όπου οι ράβδοι DNA οργανώνονται. Ο Δρ Σι πρόσθεσε ότι ενώ υπήρχαν πολλές διαθέσιμες πληροφορίες για τους περιστροφικούς κινητήρες, πολύ λίγα είναι γνωστά για την έκδοσή τους σε νανοκλίμακα.

Πραγματοποίησαν επίσης ένα πείραμα και απέδειξαν την ικανότητα του στροβίλου να μεταφέρει ένα φορτίο. Η ομάδα πιστεύει ότι η ανάπτυξη έχει ανοίξει νέους δρόμους στη μηχανική των ενεργών ρομπότ.