Nano World: Eerste nanomotor op zonne-energie

Nano World: Eerste nanomotor op zonne-energie

Anonim

Een internationaal team van wetenschappers heeft de eerste moleculaire motor ontwikkeld die uitsluitend door zonlicht wordt aangedreven. Door zich te gedragen als zuigers die heen en weer bewegen, kunnen deze motoren, die slechts nanometers of miljardste meters breed zijn, helpen gegevens uit te lezen als enen en nullen "voor moleculaire fotonica en elektronica, twee snelgroeiende velden gericht op de constructie van chemische computers, "zei onderzoeker Vincenzo Balzani, een chemicus aan de Universiteit van Bologna, Italië.

Dergelijke motoren zouden ook nanokleppen kunnen bedienen die de oppervlakken van poreuze nanodeeltjes op silicabasis bedekken. Wetenschappers kunnen vervolgens licht gebruiken om de poriën van deze nanodeeltjes te vullen en te ledigen met moleculen zoals geneesmiddelen tegen kanker. Nadat artsen kanker met deze nanodeeltjes hebben beoogd, "wordt licht gebruikt om de afgifte van het medicijn te activeren", aldus onderzoeker J. Fraser Stoddart, een nanochemicus aan de Universiteit van Californië in Los Angeles.

De motor is gedurende zes jaar ontworpen en gebouwd door onderzoekers van de Universiteit van Bologna en UCLA. Het lijkt in wezen op een halter van ongeveer 6 nanometer lang die een ring van ongeveer 1, 3 nanometer breed schroeft. De ring kan op en neer bewegen langs de stang van de halter, maar kan niet voorbij de dikke stoppers aan zijn uiteinden gaan.

Er zijn twee plaatsen op de staaf van de halter die de ring het liefst omgeeft. Wanneer een van de stoppers van de halter zonlicht absorbeert, brengt deze een elektron over naar een van deze aanloophavens, waardoor de ring wordt aangedreven en vervolgens naar het andere station wordt geschud. De ring keert terug naar de oude locatie nadat het elektron terug naar de stop is gegaan, waardoor de cyclus opnieuw kan beginnen.

"De bewegingen uitgevoerd door de nanomotor zijn vrij snel. Een volledige cyclus wordt uitgevoerd in minder dan een duizendste van een seconde, " zei Stoddart. Dat is ongeveer hetzelfde als "een motor van een auto die 60.000 omwentelingen per minuut uitvoert, " voegde Balzani toe.

"Opmerkelijk is het feit dat deze moleculaire motor geen chemische brandstof nodig heeft om te werken, " zei Devens Gust, een chemicus aan de Arizona State University in Tempe die niet aan dit onderzoek heeft deelgenomen. "Eerdere motoren hebben brandstof nodig, inclusief biologische motoren. De kracht voor dit systeem komt rechtstreeks van licht, zonder dat het nodig is om brandstoffen te verplaatsen, ze te verbruiken en afvalproducten te genereren. De analogie zou een auto op zonne-energie zijn versus één aangedreven door een benzinemotor. "

"Dit is een belangrijke stap voorwaarts in de zoektocht van chemici naar moleculaire machines. Ik ben onder de indruk van de complexiteit van de gesynthetiseerde structuur, " zei Josef Michl, een chemicus aan de Universiteit van Colorado in Boulder die niet aan dit onderzoek heeft deelgenomen.

Op dit moment zwemmen de nanomotoren vrij willekeurig rond in oplossing "en werken onafhankelijk en onsamenhangend van elkaar, zodat er geen werk uit een dergelijk systeem kan worden gehaald, " zei Balzani. De onderzoekers werken nu om deze motoren op oppervlakken en in membranen te plaatsen, zodat ze allemaal kunnen samenwerken "om mechanisch werk op macroscopische schaal te verkrijgen, " voegde Stoddart eraan toe. Hun bevindingen verschenen op 23 januari online in de Proceedings van de National Academy of Sciences.

Copyright 2006 door United Press International