En un avance para la nanotecnología, los ingenieros de la Universidad de Texas en Austin han desarrollado el primer método para seleccionar y cambiar el movimiento mecánico de los nanomotores entre múltiples modos con luz visible simple como estímulo.
La capacidad de la reconfiguración mecánica podría conducir a una nueva clase de dispositivos nanoelectromecánicos y nanorobóticos controlables para una variedad de campos que incluyen la administración de fármacos, detección óptica, comunicación, liberación de moléculas, detección, separación de nanopartículas y automatización de microfluidos.
El hallazgo, realizado por Donglei Emma Fan, profesor asociado del Departamento de Ingeniería Mecánica de la Escuela de Ingeniería Cockrell y candidato al doctorado Zexi Liang, demuestra cómo, dependiendo de la intensidad, la luz puede aumentar, detenerse yincluso invierte la orientación de rotación de los nanomotores de silicio en un campo eléctrico. Este efecto y los principios físicos subyacentes se han revelado por primera vez. Cambia el movimiento mecánico de los nanomotores rotativos entre varios modos de manera instantánea y efectiva.
Los investigadores publicaron sus hallazgos en la edición del 14 de septiembre de Avances científicos .
Los nanomotores, que son dispositivos a nanoescala capaces de convertir energía en movimiento a nivel celular y molecular, tienen el potencial de ser utilizados en todo, desde la administración de fármacos hasta la separación de nanopartículas.
Utilizando la luz de un láser o un proyector de luz con una intensidad que varía de visible a infrarroja, la nueva técnica de los investigadores de UT para reconfigurar el movimiento de los nanomotores es eficiente y simple en su función. Los nanomotores con velocidad ajustable ya se han investigado como recipientes de administración de fármacos., pero el uso de la luz para ajustar los movimientos mecánicos tiene implicaciones mucho más amplias para los nanomotores y la investigación en nanotecnología en general.
"La capacidad de alterar el comportamiento de los nanodispositivos de esta manera, de pasiva a activa, abre la puerta al diseño de máquinas autónomas e inteligentes a nanoescala", dijo Fan.
Fan describe el principio de funcionamiento de los nanomotores eléctricos reconfigurables como una analogía mecánica de los transistores eléctricos, los componentes básicos de microchips en teléfonos celulares, computadoras, computadoras portátiles y otros dispositivos electrónicos que cambian según la demanda a estímulos externos.
"Probamos con éxito nuestra hipótesis basada en el efecto recién descubierto a través de una aplicación práctica", agregó Fan.
"Pudimos distinguir los nanomateriales metálicos y de semiconductores simplemente observando sus diferentes movimientos mecánicos en respuesta a la luz con un microscopio óptico convencional. Esta distinción se realizó de manera no contactante y no destructiva en comparación con las mediciones eléctricas destructivas basadas en contacto predominantes."
El descubrimiento de la luz que actúa como un interruptor para ajustar los comportamientos mecánicos de los nanomotores se basó en exámenes de las interacciones de la luz, un campo eléctrico y nanopartículas de semiconductores en juego en una solución a base de agua.
Este es el último avance de Fan y su equipo en esta área. En 2014, desarrollaron los nanomotores rotativos más pequeños, más rápidos y de mayor duración jamás diseñados.
La investigación fue financiada por el Premio de Desarrollo Profesional Temprano de la Facultad de la Fundación Nacional de Ciencias de Fan y la Fundación Welch.
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Materiales proporcionado por Universidad de Texas en Austin . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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