Tutkijat rakentavat nanomittakaavan virtauskäyttöisen pyörivän moottorin, joka voi tuottaa mekaanista työtä

Tuulimyllyissä ja vesipyörissä on käytetty pitkään pyöriviä moottoreita, joita käytetään tietyllä virtauksella. Samanlainen mekanismi nähdään myös biologisissa soluissa, joissa FoF1-ATP-syntaasi tuottaa polttoainetta, jota solut tarvitsevat toimiakseen. Delftin teknillisen yliopiston tutkijat ovat tästä inspiraation saaneet kehittäneet kaikkien aikojen pienimmän virtauskäyttöisen DNA:n moottorin, joka käyttää sähkö- tai suolagradientteja mekaanisen energian tuottamiseen. Moottorin rakentamiseen tiimi on käyttänyt DNA-origami-nimistä tekniikkaa, joka käyttää erityisiä vuorovaikutuksia komplementaaristen DNA-parien välillä 2D- ja 3D-nanoobjektien rakentamiseen.

Roottorit ottavat energiaa vedestä, joka indusoituu jännitteellä tai eri suolapitoisuuksilla kalvon kummallakin puolella. Tehtyjen havaintojen perusteella tutkijat ovat tutkineet enemmän ja käyttäneet tietoa nanomittakaavan turbiinien rakentamiseen.

”Virtauskäyttöinen moottorimme on valmistettu DNA-materiaalista. Tämä rakenne on kiinnitetty nanohuokoseen, pieneen aukkoon, ohuessa kalvossa. Vain 7 nanometrin paksuinen DNA-nippu organisoituu sähkökentän alaisena roottorimaiseksi konfiguraatioksi, joka sen jälkeen asetetaan jatkuvaan, yli 10 kierrosta sekunnissa pyörivään liikkeeseen. selitti Tri Xin Shi, postdoc TU Delftin bionanostience-osastolla. Tohtori Shi on myös ensimmäinen kirjoittaja opiskella julkaistu Luontofysiikka.

Ryhmän mukaan tämä on ensimmäinen kerta, kun virtausohjattu aktiivinen roottori on kehitetty nanomittakaavassa. Tutkijat olivat ymmällään, kun he havaitsivat ensimmäisen kerran ilmiön, jossa DNA-sauvat järjestäytyvät. Tohtori Shi lisäsi, että vaikka pyörivistä moottoreista oli saatavilla runsaasti tietoa, niiden nanomittakaavan versiosta tiedetään hyvin vähän.

He suorittivat myös kokeen ja osoittivat turbiinin kyvyn kantaa kuormaa. Tiimi uskoo, että kehitys on avannut uusia väyliä aktiivisten robottien suunnittelussa.