Ricercatori dell'Istituto di Scienze Industriali, l'Università di Tokyo (UTokyo-IIS) ha progettato nuovi nanomotori lineari che possono essere spostati in direzioni controllate usando la luce. Questo lavoro apre la strada a nuova microfluidica, compresi i sistemi lab-on-a-chip con pompe e valvole ad azionamento ottico.

Il mondo delle macchine su scala nanometrica sembra molto diverso da quello che contiene i congegni a cui ci siamo abituati. Per esempio, alimentare e controllare con precisione un motore più piccolo di un singolo batterio può essere molto più difficile di, dire, guidando una macchina.

Ora, un team di scienziati guidato da UTokyo-IIS ha introdotto un sistema di motori lineari realizzati con nanobarre d'oro che possono muoversi in una direzione controllata quando esposti alla luce laser. Come una barca a vela che può muoversi in qualsiasi direzione desiderata regolando il sartiame, questi nanomotori non sono costretti a seguire la direzione della luce. Piuttosto, si muovono in base al loro orientamento anche se esposti a un raggio laser che viaggia da un'altra angolazione.

Il movimento è alimentato dalla forza ottica laterale creata dalla diffusione laterale della luce dalle particelle. Di conseguenza, la necessità di focalizzare o modellare il raggio laser con lenti, che una volta era un compito difficile, viene eliminato. Inoltre, le dimensioni del motore non sono vincolate dalla lunghezza d'onda della luce, a differenza dei dispositivi precedenti.

"Invece di limitarsi a muoversi nella direzione della luce laser o del gradiente di campo, la direzione è determinata dall'orientamento delle nanoparticelle stesse, ", afferma il primo autore Yoshito Tanaka. La chiave di questa tecnologia è la risonanza plasmonica superficiale localizzata - oscillazioni collettive di elettroni liberi - all'interno di array periodici di nanotubi. Questi possono produrre luce diffusa in una particolare direzione. all'interferenza costruttiva in una direzione e all'interferenza distruttiva nell'altra. Questo ci permette di produrre scattering direzionale per azionare il nanomotore, " afferma l'autore senior Tsutomu Shimura.

I ricercatori prevedono di utilizzare questa tecnologia per creare una nuova piattaforma per macchinari di dimensioni nanometriche con parti mobili che seguono percorsi predeterminati mentre vengono spinti da una luce non focalizzata. Ciò ridurrà notevolmente il costo e la complessità di questi dispositivi, migliorando anche la precisione e l'affidabilità.

L'opera è pubblicata in Progressi scientifici come "nanomotore lineare plasmonico che impiega forze ottiche laterali".