ساخت کوچکترین موتور دنیا

مححققان موفق به توسعه کوچکترین موتور دنیا با ابعادی در حدود چند میلیاردم متر شده‌اند که نیروی خود را از نور بدست می‌آورد. این موتور در مقیاس نانو، بوسیله محققانی در دانشگاه کمبریج توسعه یافته است که می‌تواند پایه و اساسی برای نانو ماشین‌های آینده باشد که بتوانند در آب هدایت شوند، محیط اطرافشان را حس کنند، یا حتی وارد سلول‌های زنده برای مبارزه با بیماری‌ها شوند. نمونه اولیه این دستگاه از ذرات باردار کوچک طلا که با پلیمرهای واکنش پذیر نسبت به حرارت به هم پیوند خورده است، در قالب یک ژل ساخته شده است. زمانی که این “نانو موتور” با استفاده از لیزر با حرارتی معین گرم می‌شود، مقدار زیادی انرژی الاستیکی را در کسری از ثانیه در خود ذخیره می‌کند، بطوریکه پوشش‌های پلیمری تمام آب را از ژل خارج می‌سازد و دچار اضمحلال می‌شود. این مساله تاثیر نیروی نانو ذرات طلا برای پیوند خوشه‌های مستحکم است. اما هنگامی‌که دستگاه سرد می‌شود، پلیمرها شروع به جذب آب می‌کنند و منبسط می‌شوند، و نانو ذرات طلا با شدت و سرعت همانند یک فنر جدا می‌شوند. نتایج این تحقیق در ژورنال PNAS گزارش شده است. به گفته دکتر تائو دینگ از آزمایشگاه کاوندیش دانشگاه کمبریج و نویسنده نخست مقاله، این مساله همانند یک انفجار است. او می‌افزاید ” ما صدها توپ طلا داریم که زمانیکه مولکول‌های آب، پلیمرهای اطراف شان را پر می‌کنند در یک میلیونیم ثانیه به اطراف پرتاب می شوند”. دکتر ونتسیسلاو والو از دانشگاه بث و از نویسندگان این پژوهش می‌گوید:” ما می‌دانیم که نور می‌تواند آب را گرم کند تا نیروی موتورهای بخار را تامین نماید. اما اکنون ما می‌توانیم از نور برای تامین نیروی پیستون موتورهایی در ابعاد نانو استفاده کنیم”. ماشین‌های در ابعاد نانو از مدت‌ها پیش یکی از آرزوهای دانشمندان و همچنین مورد علاقه عموم مردم بوده است، اما از آنجاییکه یافتن راه و روش‌هایی برای پیاده سازی عملی آنها در دست توسعه قرار داشت، همچنان در داستان‌های علمی-تخیلی باقی مانده بودند. روش جدید توسعه یافته بوسیله محققان دانشگاه کمبریج فوق العاده ساده است، اما می‌تواند بسیار سریع باشد و نیروهای بزرگی را بکار گیرد.  به گفته محققان این دستگاهها زیست-سازگار، مقرون به صرفه برای تولید، دارای پاسخگویی سریع و بهینه در مصرف انرژی می‌باشند. به اعتقاد پروفسور جرمی بامبرگ، سرپرست این پژوهش، نام این دستگاه‌ها مورچه ها یا “ANTs” انتخاب شده است که مخفف “Actuating Nano-Transducers” می‌باشد. زیرا همانند مورچه ها نیروی بزرگی به نسبت وزنشان تولید می‌کنند. چالش فعلی که در برابر محققان قرار دارد چگونگی کنترل این نیرو برای نانو ماشین آلات می‌باشد. این پژوهش چگونگی تبدیل انرژی واندر والس (جاذبه مابین اتم ها و مولکول ها) به انرژی الاستیکی پلیمرها و رها سازی سریع آنها را نشان می‌دهد. به گفته پروفسور بامبرگ، کل این فرآیند مشابه یک نانو فنر است. وی می‌افزاید “در اینجا بخش هوشمند استفاده ما از جاذبه واندروالس ذرات سنگین آهن برای تنظیم فنرهای پلیمری و استفاده از مولکول‌های آب برای رها سازی آنها می‌باشد که قابل برگشت و تجدید پذیر می‌باشد”. این تیم در حال حاضر با تشکیلات اقتصادی کمبریج که بازوی تجاری دانشگاه کمبریج است و چندین شرکت دیگر با هدف تجاری سازی این تکنولوژی برای کاربردهای زیستی میکرو فلوییدی مشغول کار می‌باشند.

منبع:پلیم پارت