Россияне разработали нанодвигатель на основе рутения для микророботов и наноустройств
За последнее десятилетие ученые создали десятки молекулярных наномашин, включая пинцеты, системы точечной доставки лекарств и даже компьютеры и роботов-«трансформеров». Быстрый прогресс в этой области привел к тому, что Нобелевская премия по химии 2016 года была присуждена Бену Феллингу, Фрейзеру Стоддарту и Жан-Пьеру Соважу за разработку и синтез молекулярных машин.
Однако разработка была сопряжена с трудностями, поскольку сборка гигантских наноструктур чрезвычайно сложна, что затрудняет модификацию конструкции и контроль ее работы. Еще одна проблема, препятствующая созданию и использованию полноценных нанороботов, заключается в том, что исследователям еще предстоит создать надежные и предсказуемые наномоторы.
Долгоживущие наномоторы Световой вместе с Ильей Уваровым, старшим научным сотрудником Физико-технического института РАН в Ярославле, устранили многие недостатки, присущие существующим микромоторам и наноактуаторам, чтобы создать новую водородную наномашину для самых маленьких роботов и других микроустройств, которые могут быть Они разработали новую водородную наномашину.
Устройство представляет собой небольшую камеру, состоящую из кремниевой пластины с рутениевыми электродами, гибкой мембраны и полимерной оболочки, которая защищает содержимое наномашины от воздействия окружающей среды. Внутри устройства находится электролит, в толще которого молекулы воды постоянно расщепляются, образуя пузырьки водорода и кислорода.
Скопление пузырьков в электролите вызывает растяжение мембраны, за которым следует быстрое сжатие из-за спонтанного взаимодействия водорода и кислорода, — объясняют исследователи, — что играет важную роль в работе наномотора. Поэтому они колеблются с высокой частотой, сравнимой с частотой взмахов крыльев колибри.
Такие двигательные системы могут быть использованы в качестве основы для микронасосов, нагнетающих жидкость в крошечные каналы на поверхности диагностических биочипов или имплантируемых сосудов, а также устройств, способных самостоятельно перемещаться в тканях тела человека и животных в течение длительных периодов времени, отмечают ученые.