Исследователи создают наноразмерный роторный двигатель с приводом от потока, который может производить механическую работу

Роторные двигатели, приводимые в движение некоторым потоком, уже давно используются в ветряных мельницах и водяных колесах. Аналогичный механизм также наблюдается в биологических клетках, где FoF1-АТФ-синтаза производит топливо, необходимое клеткам для функционирования. Вдохновившись этим, исследователи из Технологического университета Делфта разработали самый маленький из когда-либо существовавших двигателей с приводом от потока ДНК, который использует электрические или солевые градиенты для выработки механической энергии. Для создания двигателя команда использовала технику ДНК-оригами, которая использует специфические взаимодействия между комплементарными парами ДНК для создания 2D- и 3D-нанообъектов.

Роторы получают энергию из воды, которая индуцируется приложением напряжения или наличием различных концентраций соли по обе стороны мембраны. Из сделанных наблюдений исследователи изучили больше и использовали знания для создания наноразмерных турбин.

«Наш двигатель, управляемый потоком, сделан из материала ДНК. Эта структура прикреплена к нанопоре, крошечному отверстию в тонкой мембране. Пучок ДНК толщиной всего 7 нанометров самоорганизуется под действием электрического поля в ротороподобную конфигурацию, которая впоследствии приводится в устойчивое вращательное движение со скоростью более 10 оборотов в секунду». объяснены Доктор Синь Ши, постдоктор кафедры бионауки Технического университета Делфта. Доктор Ши также является первым автором Исследование опубликованной в Физика природы.

По словам команды, это первый случай, когда активный ротор с приводом от потока был разработан в наномасштабе. Исследователи были озадачены, когда впервые наблюдали феномен самоорганизации стержней ДНК. Д-р Ши добавил, что, хотя о роторных двигателях имеется много информации, об их наноразмерной версии известно очень мало.

Они также провели эксперимент и продемонстрировали способность турбины нести нагрузку. Команда считает, что разработка открыла новые возможности в разработке активных роботов.