Хіміки з Університету Райса використали світло для створення швидкого одномолекулярного підводного човна

Класичний науково-фантастичний фільм “Фантастична подорож” стає все більше схожим на науку і все менше на фантастику завдяки роботі хіміка Університету Райса Джеймса Тура. Вчені під керівництвом Тура в університеті досягають прогресу у створенні нанорозмірного підводного апарату, який потенційно може бути використаний для доставки ліків та інших медичних цілей. Тур відомий своїм досвідом роботи з молекулярними машинами, оскільки десять років тому він створив перший у світі наноавтомобіль.

Розроблений Туром і його командою студентів-дослідників, одномолекулярний підводний човен побудований з використанням 244 атомів. Він здатний плавати в рідині за допомогою хвостоподібного пропелера, який обертається зі швидкістю понад 1 мільйон обертів на хвилину. Кожен повний оберт пропелера просуває підводний апарат вперед на 18 нанометрів, що дорівнює швидкості в один дюйм за секунду. Хоча це і повільно порівняно з іншими великими транспортними засобами, але для машин молекулярного рівня така швидкість є шаленою.

Двигун нанорозмірного підводного апарату живиться від ультрафіолетового світла, яке змушує подвійний зв’язок, що з’єднує ротор з корпусом підводного апарату, розриватися на один зв’язок. Цей розрив змушує ротор повернутися на чверть оберту. Двигун, повертаючись до свого нормального стану з меншою енергією, повертає ротор ще на чверть оберту. Цей процес обертання триває доти, доки підводний човен перебуває під впливом ультрафіолетового випромінювання. Хоча підводний човен легко рухається крізь рідину, він робить це випадково, оскільки механізм ротора не призначений для керування.

• Дослідники помістили ШІ в об’єктив камери для обчислень “зі швидкістю світла
• Hewlett Packard Enterprise знаходиться в авангарді розробки процесорів на основі світла

Щоб допомогти виміряти рух підводного апарату, дослідники співпрацювали з професором Гуфенгом Ваном з Університету штату Північна Кароліна. Команда дослідників використовувала спеціальний конфокальний флуоресцентний мікроскоп для відстеження підводного човна під час його переміщення через розчин. Дослідники залили підводний човен ультрафіолетовим світлом, щоб забезпечити достатню потужність для руху, і лазером, щоб підсвітити понтони підводного човна, які флуоресціюють червоним кольором при збудженні лазером. Використовуючи цю установку, команда Райса змогла проаналізувати рух однієї одномолекулярної субмарини за один раз. Свою роботу дослідники опублікували в журналі Nano Letters.

Тепер, коли вони довели, що їхній підводний апарат може ефективно рухатися, команда Райса готова розширити цей прорив. “Це перший крок, і ми довели концепцію. Тепер нам потрібно вивчити можливості і потенційні сфери застосування”, – сказав провідний автор і аспірант Інституту ім. Райса Віктор Гарсія-Лопес (Victor García-López). “Це шлях вперед”. Один з таких шляхів

Source: digitaltrends.com