(PhysOrg.com) -- In uno studio recente, i ricercatori hanno esaminato la possibilità di far rotolare una nanobarra sulla superficie dell'acqua. Alla macroscala, forse l'analogia più vicina potrebbe essere lo sport del logrolling, in cui due concorrenti cercano di restare in equilibrio su un tronco più a lungo mentre il tronco rotola sull'acqua. Però, mentre il macro log rotola a causa dei concorrenti che ci camminano sopra, il nanorod rotolerebbe diventando polarizzato elettricamente da un raggio di luce.

I ricercatori, Lela Vuković e Petr Král dell'Università dell'Illinois a Chicago, hanno sviluppato un modello di tale nanobarra che rotola sull'acqua. Utilizzando simulazioni di dinamica molecolare, gli scienziati hanno mostrato come nanobarre con diametri di 3-10 nanometri potrebbero rotolare sull'acqua con velocità di traslazione fino a 5 nanometri per nanosecondo. Il loro studio è pubblicato in un recente numero di Lettere di revisione fisica .

"Spostare nanooggetti sui fluidi potrebbe essere più semplice che spostare oggetti macroscopici a causa dell'irrilevanza della gravità, "Vukovic ha detto PhysOrg.com . “Siamo il primo gruppo che ha studiato seriamente l'idea di rotolare nanobarre su interfacce aria/liquido. Le nostre simulazioni di nanotubi rotanti confermano che in linea di principio si possono usare gli stessi o simili principi che usa la Natura, dove ragni d'acqua e persino alcune lucertole possono camminare sui fluidi.

Per far rotolare il nanorod sull'acqua, gli scienziati hanno spiegato come caricare la superficie del nanorod con un raggio di luce inclinato rispetto alla superficie dell'acqua. La luce eccita i cromofori del nanorod, quali sono le parti delle molecole che assorbono i fotoni. Quindi i cromofori polarizzati del nanotubo vengono attratti dalle molecole altamente polari dell'acqua, facendo rotolare il nanorod. Abbinando il tempo in cui il raggio di luce raggiunge i cromofori con la velocità di rotazione dei nanotubi, i ricercatori hanno teoricamente dimostrato che dovrebbero essere in grado di mantenere il nanorod in movimento a un ritmo costante.

Come hanno spiegato gli scienziati, il nanorod deve accoppiarsi abbastanza bene alla superficie dell'acqua per essere spinto con il minimo scivolamento, ma non troppo perché diventi profondamente sepolto e debba spingere molta acqua per muoversi. Per determinare come il nanorod potrebbe rotolare in modo più efficiente, gli scienziati hanno analizzato la chimica all'interfaccia nanorod-acqua.

Nel loro modello, i ricercatori hanno anche determinato che il nanorod dovrebbe essere in grado di tirare gli oggetti ad esso collegati mentre rotola sull'acqua. Questa capacità potrebbe rendere il sistema un possibile candidato per il trasporto di merci su scala nanometrica a livello cellulare, che potrebbe essere utile in applicazioni biologiche, come la manipolazione di grandi proteine.

“Potenzialmente, possiamo immaginare una serie di nanooggetti che possono essere controllati in modo sincrono su superfici liquide, disse Kral. “Questi oggetti possono avere una varietà di applicazioni nel rilevamento, o preparazione del materiale. Possiamo anche usare i nanorod per trascinare autonomamente il carico sulle superfici fluide. Possono preparare minuscole reti come barche da pesca per nuovi tipi di applicazioni. Probabilmente sapremo di più sulle reali capacità di questi sistemi dopo che i nostri primi esperimenti saranno effettuati nel prossimo futuro”.

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