(Phys.org)—Motori in nanoscala, come le loro controparti su macroscala, può essere costruito per funzionare con una varietà di combustibili chimici, come il perossido di idrogeno e altri. Ma a differenza dei motori macroscala, alcuni nanomotori possono funzionare anche senza carburante, invece essere alimentato da campi magnetici o acustici. In un nuovo documento, i ricercatori per la prima volta hanno dimostrato un nanomotore che può funzionare sia su campi magnetici che acustici, rendendolo il primo nanomotore ibrido magneto-acustico senza carburante.

I ricercatori, guidato dal professor Joseph Wang dell'Università della California, San Diego, hanno pubblicato un articolo sulla nuova classe di nanomotori in un recente numero di Nano lettere . Poiché i campi magnetici e acustici sono biocompatibili e comunemente usati in medicina, i nanomotori senza carburante potrebbero essere particolarmente utili per le applicazioni biomediche.

Il nanomotore può rispondere a entrambi i tipi di campi grazie al suo design bisegmentato:il segmento del nanorod d'oro risponde agli ultrasuoni, e il segmento magnetico nanoelicoidale risponde ai campi magnetici. L'intero dispositivo è lungo circa 3000 nm (3 µm).

Come spiegano i ricercatori, l'utilizzo di campi diversi per alimentare un singolo dispositivo offre la possibilità di una rapida riconfigurazione del funzionamento del dispositivo. Per esempio, la commutazione tra i due diversi campi cambia rapidamente la direzione del movimento perché i campi agiscono sulle estremità opposte del dispositivo. Inoltre, la regolazione dell'ampiezza delle onde ultrasoniche o della frequenza del campo magnetico consente una rapida regolazione della velocità, mentre l'applicazione di un campo magnetico rotazionale induce una coppia che provoca il movimento del cavatappi.

L'utilizzo di campi al posto del carburante per l'alimentazione offre inoltre al nanomotore il vantaggio di poter operare in ambienti altamente ionici, come l'acqua di mare e il sangue. Questi mezzi in genere interferiscono con i meccanismi di propulsione dei nanomotori alimentati chimicamente, che spesso si basano sul movimento elettroforetico indotto dal campo elettrico.

Quando molti dei nuovi nanomotori vengono posizionati nelle immediate vicinanze, i ricercatori hanno scoperto che mostrano un comportamento a sciame simile al comportamento collettivo visto in alcuni sistemi biologici, come banchi di pesci. I ricercatori hanno osservato tre diversi stati di comportamento collettivo commutabile, a seconda del campo di applicazione:aggregazione stabile solo con ultrasuoni, movimento direzionale dello sciame solo con campi magnetici, e un vortice vorticoso di sciami con entrambi i campi.

Nel futuro, l'ampio raggio di azione offerto dalle attuazioni magnetiche e acustiche potrebbe portare a una possibilità ancora più intrigante:nanoveicoli intelligenti che si riconfigurano autonomamente in risposta ai cambiamenti dell'ambiente o alle proprie prestazioni per raggiungere una missione predeterminata. Questa capacità potrebbe rivelarsi particolarmente utile per applicazioni biomediche, come l'imaging, consegna farmaci, e diagnosi. Altre applicazioni possono includere la manipolazione e l'assemblaggio su scala nanometrica nel più ampio campo delle nanomacchine artificiali.

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