Các nhà nghiên cứu chế tạo động cơ quay điều khiển dòng chảy kích thước nano có thể tạo ra công việc cơ học

Động cơ quay được dẫn động bởi một số dòng chảy được sử dụng trong một thời gian dài trong cối xay gió và guồng nước. Một cơ chế tương tự cũng được thấy trong các tế bào sinh học, nơi tổng hợp FoF1-ATP tạo ra nhiên liệu cần thiết cho các tế bào để hoạt động. Lấy cảm hứng từ điều này, các nhà nghiên cứu tại Đại học Công nghệ Delft đã phát triển động cơ điều khiển dòng chảy nhỏ nhất từ ​​trước đến nay từ DNA sử dụng các gradient điện hoặc muối để tạo ra năng lượng cơ học. Để chế tạo động cơ, nhóm nghiên cứu đã sử dụng một kỹ thuật gọi là DNA origami, sử dụng các tương tác cụ thể giữa các cặp DNA bổ sung để xây dựng các vật thể nano 2D và 3D.

Các rôto hút năng lượng từ nước được tạo ra bằng cách đặt điện áp hoặc bằng cách có nồng độ muối khác nhau ở hai bên của màng. Từ những quan sát được thực hiện, các nhà nghiên cứu đã khám phá nhiều hơn và sử dụng kiến ​​thức để chế tạo các tuabin kích thước nano.

“Động cơ điều khiển dòng chảy của chúng tôi được làm từ vật liệu DNA. Cấu trúc này được gắn vào một lỗ nano, một lỗ nhỏ, trong một màng mỏng. Bó DNA chỉ dày 7 nanomet tự tổ chức dưới điện trường thành một cấu hình giống như rôto, sau đó được thiết lập thành chuyển động quay liên tục với tốc độ hơn 10 vòng mỗi giây, ” Giải thích Tiến sĩ Xin Shi, một postdoc tại khoa Bionanoscience tại TU Delft. Tiến sĩ Shi cũng là tác giả đầu tiên của nghiên cứu xuất bản năm Vật lý tự nhiên.

Theo nhóm nghiên cứu, đây là lần đầu tiên cánh quạt chủ động điều khiển dòng chảy được phát triển ở quy mô nano. Các nhà nghiên cứu đã rất bối rối khi lần đầu tiên họ quan sát thấy hiện tượng mà các thanh DNA tự tổ chức. Tiến sĩ Shi nói thêm rằng mặc dù có rất nhiều thông tin về động cơ quay, nhưng rất ít thông tin về phiên bản kích thước nano của chúng.

Họ cũng đã tiến hành một cuộc thử nghiệm và chứng minh khả năng mang tải của tuabin. Nhóm nghiên cứu tin rằng sự phát triển này đã mở ra con đường mới trong kỹ thuật của các robot đang hoạt động.