Создана наносубмарина с ультрафиолетовым приводом

Наносубмарины хотя и не совсем готовы отправляться в фантастическое путешествие, но уже доказали способность к мореплаванию.

Каждый из одномолекулярных 244-атомных аппаратов для исследования подводного мира, созданных в лаборатории университета Райса химиком Джеймсом Туром, оснащены двигателем на ультрафиолетовом ходу.

С каждым полным оборотом похожий на хвост пропеллер перемещает субмарину вперед на 18 нанометров.

Хотя максимальная скорость субмарины составляет менее дюйма в секунду, Тур отметил, что для молекулярного масштаба этот темп можно считать головокружительным.

Это самые быстрые молекулы, которые мы когда-либо наблюдали в растворе, сказал ученый.

В принципе, на этом можно было бы новость и завершить, но всегда найдутся читатели, чья любознательность выше среднестатистической. Для одной только этой части аудитории уже можно публиковать продолжение и развязку истории.

В издании Nano Letters исследователи написали, что их светоприводные наноаппараты демонстрируют усиление диффузии на 26%. Это значит, что субмарины распространяются намного быстрее, чем вследствие Броуновского движения – рандомного распространения частиц в растворе.

Против 1000 баскетбольных мячей

Хотя в настоящее время субмарины неуправляемы, исследование показало, что молекулярные двигатели достаточно мощны, чтобы вести субнанометровые субмарины через раствор движущихся молекул примерно того же размера.

Это похоже на то, как если бы человек пересекал баскетбольную площадку, на которой тысяча человек, каждый из которых кидает в прохожего баскетбольный мяч, заявил Тур.

Группа Тура имеет большой опыт в разработке молекулярных машин. 10 лет назад именно его лаборатория явила миру наномашину, автомобиль из одной молекулы, с четырьмя колесами, осями и независимыми подвесками, которые могли катиться по поверхности.

С тех пор многие ученые создавали подобные машины с двигателями, но в большинстве из них использовались или создавались ядовитые химикаты. И только группе Тура удалось использовать двигатели, подходящие для исследовательских подводных аппаратов, которые производятся путем химического синтеза.

Эти двигатели хорошо известны и используются для разных целей, сообщил ведущий автор и аспирант Виктор Гарсиа-Лопес. Однако мы первые предложили применять их для привода наномашин.

Двигатели, которые больше похожи на жгутик бактерий, чем на пропеллер, завершают каждый оборот за четыре шага. Для сравнения ученые изготовили наномашины без двигателей, а также с двигателями, похожими на весло, лопасти которых движутся назад и вперед. Первый вариант оказался вне конкуренции.

Исследователи надеются в будущем перемещать с помощью наносубмарин грузы в медицинских и других целях.

Мы уже доказали концепцию, и это только первый шаг. Теперь нам предстоит изучить возможности и потенциальное применение, заключил Гарсиа-Лопес.

16.11.2015