I ricercatori hanno sviluppato il motore più piccolo al mondo - solo pochi miliardesimi di metro - che utilizza la luce per alimentarsi. Il motore su scala nanometrica, sviluppato da ricercatori dell'Università di Cambridge, potrebbero costituire la base di future nano-macchine in grado di navigare nell'acqua, percepire l'ambiente che li circonda, o addirittura entrare nelle cellule viventi per combattere le malattie.

Il prototipo del dispositivo è costituito da minuscole particelle cariche di oro, legati insieme a polimeri termosensibili sotto forma di gel. Quando il "nanomotore" viene riscaldato a una certa temperatura con un laser, immagazzina grandi quantità di energia elastica in una frazione di secondo, poiché i rivestimenti polimerici espellono tutta l'acqua dal gel e collassano. Questo ha l'effetto di costringere le nanoparticelle d'oro a legarsi insieme in grappoli stretti. Ma quando il dispositivo si è raffreddato, i polimeri assorbono acqua e si espandono, e le nanoparticelle d'oro sono fortemente e rapidamente allontanate, come una primavera. I risultati sono riportati sulla rivista PNAS .

"È come un'esplosione, ", ha affermato il dottor Tao Ding del Cavendish Laboratory di Cambridge, e il primo autore dell'articolo. "Abbiamo centinaia di palline d'oro che volano via in un milionesimo di secondo quando le molecole d'acqua gonfiano i polimeri intorno a loro".

"Sappiamo che la luce può riscaldare l'acqua per alimentare i motori a vapore, ", ha affermato il coautore dello studio, il dott. Ventsislav Valev, ora con sede presso l'Università di Bath. "Ma ora possiamo usare la luce per alimentare un motore a pistoni su scala nanometrica".

Le nano-macchine sono state a lungo un sogno di scienziati e pubblico allo stesso modo, ma poiché i modi per farli effettivamente muovere devono ancora essere sviluppati, sono rimasti nel regno della fantascienza. Il nuovo metodo sviluppato dai ricercatori di Cambridge è incredibilmente semplice, ma può essere estremamente veloce ed esercitare grandi forze.

Le forze esercitate da questi minuscoli dispositivi sono diversi ordini di grandezza maggiori di quelle di qualsiasi altro dispositivo prodotto in precedenza, con una forza per unità di peso quasi cento volte migliore di qualsiasi motore o muscolo. Secondo i ricercatori, i dispositivi sono anche biocompatibili, conveniente per la produzione, veloce a rispondere, ed efficiente dal punto di vista energetico.

Professor Jeremy Baumberg del Laboratorio Cavendish, che ha condotto la ricerca, ha chiamato i dispositivi "FORMICHE", o l'attivazione di nano-trasduttori. "Come vere formiche, producono grandi forze per il loro peso. La sfida che dobbiamo affrontare ora è come controllare quella forza per le applicazioni di nano-macchine".

La ricerca suggerisce come trasformare l'energia di Van de Waals - l'attrazione tra atomi e molecole - in energia elastica dei polimeri e rilasciarla molto rapidamente. "L'intero processo è come una nano-molla, " ha detto Baumberg. "La parte intelligente qui è che utilizziamo l'attrazione di Van de Waals di particelle di metalli pesanti per impostare le molle (polimeri) e le molecole d'acqua per rilasciarle, che è molto reversibile e riproducibile."

Il team sta attualmente lavorando con Cambridge Enterprise, il braccio di commercializzazione dell'Università, e diverse altre aziende con l'obiettivo di commercializzare questa tecnologia per le bio-applicazioni di microfluidica.