In una svolta per le nanotecnologie, gli ingegneri dell'Università del Texas ad Austin hanno sviluppato il primo metodo per selezionare e commutare il movimento meccanico dei nanomotori tra più modalità con una semplice luce visibile come stimolo.

La capacità di riconfigurazione meccanica potrebbe portare a una nuova classe di dispositivi nanoelettromeccanici e nanorobotici controllabili per una varietà di campi tra cui la somministrazione di farmaci, rilevamento ottico, comunicazione, rilascio di molecole, rilevamento, separazione di nanoparticelle e automazione microfluidica.

Il ritrovamento, realizzato da Donglei (Emma) Fan, professore associato presso il Dipartimento di Ingegneria Meccanica della Cockrell School of Engineering, e dottorato di ricerca candidato Zexi Liang, dimostra come, a seconda dell'intensità, la luce può aumentare istantaneamente, arrestare e persino invertire l'orientamento di rotazione dei nanomotori di silicio in un campo elettrico. Questo effetto ei principi fisici sottostanti sono stati svelati per la prima volta. Commuta il movimento meccanico dei nanomotori rotanti tra varie modalità istantaneamente ed efficacemente.

I ricercatori hanno pubblicato i loro risultati nel numero del 14 settembre di Progressi scientifici .

Nanomotori, che sono dispositivi su scala nanometrica in grado di convertire l'energia in movimento a livello cellulare e molecolare, hanno il potenziale per essere utilizzati in tutto, dalla somministrazione di farmaci alla separazione delle nanoparticelle.

Utilizzo della luce di un laser o di un proiettore di luce con intensità che variano dal visibile all'infrarosso, la nuova tecnica dei ricercatori UT per riconfigurare il movimento dei nanomotori è efficiente e semplice nella sua funzione. I nanomotori con velocità regolabile sono già stati studiati come navi per la somministrazione di farmaci, ma usare la luce per regolare i movimenti meccanici ha implicazioni molto più ampie per i nanomotori e la ricerca sulle nanotecnologie più in generale.

"La capacità di alterare il comportamento dei nanodispositivi in ​​questo modo, da passivo ad attivo, apre le porte alla progettazione di macchine autonome e intelligenti su scala nanometrica, " ha detto Fan.

Fan descrive il principio di funzionamento dei nanomotori elettrici riconfigurabili come un'analogia meccanica dei transistor elettrici, gli elementi di base dei microchip nei telefoni cellulari, computer, laptop e altri dispositivi elettronici che commutano su richiesta a stimoli esterni.

"Abbiamo testato con successo la nostra ipotesi basata sull'effetto appena scoperto attraverso un'applicazione pratica, "Ha aggiunto il tifoso.

"Siamo stati in grado di distinguere semiconduttori e nanomateriali metallici semplicemente osservando i loro diversi movimenti meccanici in risposta alla luce con un microscopio ottico convenzionale. Questa distinzione è stata fatta in modo non a contatto e non distruttivo rispetto alle prevalenti misurazioni elettriche distruttive basate sul contatto".

La scoperta della luce che funge da interruttore per regolare i comportamenti meccanici dei nanomotori si è basata su esami delle interazioni della luce, un campo elettrico e nanoparticelle di semiconduttori in gioco in una soluzione a base acquosa.

Questa è l'ultima svolta di Fan e del suo team in questo settore. Nel 2014, hanno sviluppato il più piccolo, nanomotori rotanti più veloci e più longevi mai progettati.