Forskere bygger nanoskala strømningsdrevet rotasjonsmotor som kan generere mekanisk arbeid

Rotasjonsmotorer som drives av en viss strømning er i bruk lenge i vindmøller og vannhjul. En lignende mekanisme sees også i biologiske celler der FoF1-ATP-syntasen produserer drivstoffet som kreves av celler for å fungere. Med inspirasjon fra dette har forskere ved Delft University of Technology utviklet den minste strømningsdrevne motoren noensinne fra DNA som bruker elektriske eller saltgradienter for å generere mekanisk energi. For konstruksjonen av motoren har teamet brukt en teknikk kalt DNA-origami som bruker spesifikke interaksjoner mellom komplementære DNA-par for å bygge 2D og 3D nano-objekter.

Rotorene henter energi fra vann som induseres ved å legge på spenning eller ved å ha forskjellige konsentrasjoner av salt på hver side av membranen. Fra observasjonene som er gjort, har forskere utforsket mer og brukt kunnskapen til å bygge nanoskala turbiner.

«Vår strømningsdrevne motor er laget av DNA-materiale. Denne strukturen er forankret på en nanopore, en liten åpning, i en tynn membran. DNA-bunten på bare 7 nanometer tykkelse organiserer seg selv under et elektrisk felt til en rotorlignende konfigurasjon, som deretter settes inn i en vedvarende rotasjonsbevegelse på mer enn 10 omdreininger per sekund. forklarte Dr Xin Shi, en postdoktor ved avdelingen for bionanovitenskap ved TU Delft. Dr Shi er også den første forfatteren av studere publisert i Naturfysikk.

Ifølge teamet er dette første gang en strømningsdrevet aktiv rotor er utviklet i nanoskala. Forskere ble forvirret da de først observerte fenomenet der DNA-stavene organiserer seg. Dr Shi la til at selv om det var mye informasjon tilgjengelig om roterende motorer, er svært lite kjent om deres nanoskala-versjon.

De gjennomførte også et eksperiment og demonstrerte turbinens evne til å bære en last. Teamet mener at utviklingen har åpnet nye veier innen konstruksjon av aktive roboter.