ساخت و ساز کوچکترین الکتروموتور نانویی با استفاده از تکنولوژی DNA

دانشمندان برای تشخیص سرطان، الکتروموتور نانویی را که اولین نمونه از این گونه است، ایجاد کرده‌اند. این توربین که از جنس DNA ساخته شده است، از جریان هیدرودینامیکی در داخل یک نانوحفره در غشایی از جنس نیترید سیلیکون حالت جامد، انرژی خود را تامین می‌کند. در این پروژه، سیس دکر و هندریک دیتز همکاری داشته‌اند ویژگی اساسی این الکتروموتور این است که می‌توان سرعت و جهت چرخشی آن را کنترل کرد. از این الکتروموتور می‌توان در آینده برای سنتز مولکولی و استفاده در کارخانه‌های مولکولی بزرگتر استفاده کرد.

به گزارش دیجیاتور، براساس مقاله‌ای که در مجله Nature Nanotechnology منتشر شده است، دانشمندان اولین الکتروموتور نانویی جهان را ایجاد کرده‌اند. آنها یک توربین از جنس DNA را طراحی کردند که از جریان هیدرودینامیکی در داخل یک نانوحفره در غشایی از جنس نیترید سیلیکون حالت جامد، انرژی خود را تامین می‌کند.

این موتور کوچک می‌تواند برای حوزه‌هایی نظیر پروب‌های علوم درمانی به منظور تشخیص سرطان استفاده شود. الکسی آکسیمیتیف، استاد علم ماده در موسسه آموزش عالی ایلینویز می‌گوید: ما برای تحقق الکتروموتورها در مقیاس‌های بسیار کوچک، اصول جدید و مکانیسم‌های فیزیکی تازه‌ای را توسعه دادیم.

در این پروژه سیس دکر از موسسه آموزش عالی صنعتی دلفت و هندریک دیتز از موسسه آموزش عالی صنعتی مونیخ همکاری داشتند. دیتز متخصص در DNA اریگامی است. آزمایشگاه وی مولکول‌های DNA را برای ساخت توربین موتور کوچک دستکاری کرد، مولکول‌هایی که شامل ۳۰ مارپیچ DNA دو رشته‌ای بودند که از حدود ۷۲ جفت باز ساخته شده بودند. تیم گروه دکر نشان داد که این توربین با استفاده از یک میدان الکتریکی می‌تواند بچرخد. آزمایشگاه آکسیمنتیف شبیه‌سازی دینامیک مولکولی را روی پنج میلیون اتم انجام داد تا پدیده‌های فیزیکی و نحوه عملکرد موتور را توصیف کند.

مرکز محاسبات پیشرفته تگزاس (TACC) منابع مالی آزمایشگاه آکسیمنتیف را برای انجام این مطالعه تامین کرد. وی گفت: ما تا ۱۰۰ سیستم نانوموتور مختلف برای شبیه‌سازی داشتیم و مجبور شدیم آنها را برای شرایط مختلف و به شیوه‌ای سریع بررسی کنیم.

این مطالعه نشان داد یک مارپیچ DNA منفرد می‌تواند به ساخت کوچک‌ترین الکتروموتور جهان منجر شود که می‌تواند تا یک میلیارد چرخش در دقیقه را تجربه کند.

یکی از دلایل استفاده از DNA به عنوان بلوک ساختمان این است که بار منفی را تحمل می‌کند؛ ویژگی اساسی که برای ساخت الکتروموتور لازم است.

این اولین موتور نانویی است که می‌توان سرعت و جهت چرخشی آن را کنترل کرد. این کار با تنظیم میدان الکتریکی در غشای نانوحفره حالت جامد و غلظت نمک سیال که روتور را احاطه کرده است، انجام می‌شود.

در آینده ممکن است بتوانیم با استفاده از این الکتروموتور نانویی، مولکولی را سنتز کنیم، یا می‌توانیم از آن به عنوان عنصر یک کارخانه مولکولی بزرگتر استفاده کنیم.

دانشمندان به تازگی الکتروموتور نانویی ایجاد کرده‌اند. این الکتروموتور از توربینی ساخته شده است که از جریان هیدرودینامیکی در داخل نانوحفره استفاده می‌کند. این موتور کوچک می‌تواند در حوزه‌های مختلف، نظیر پروب‌های علوم درمانی برای تشخیص سرطان مورد استفاده قرار گیرد. تحقق الکتروموتورها در مقیاس‌های کوچک از اصول جدید و مکانیسم‌های فیزیکی تازه استفاده می‌کند. تحقیق نشان می‌دهد که یک مارپیچ DNA منفرد می‌تواند به ساخت کوچک‌ترین الکتروموتور جهان منجر شود که سرعت چرخشی آن تا یک میلیارد چرخش در دقیقه می‌تواند باشد. استفاده از DNA به عنوان بلوک ساختمانی در این الکتروموتور به دلیل تحمل بار منفی آن استفاده شده است. الکتروموتور نانویی می‌تواند سرعت و جهت چرخشی آن را کنترل کند و این کار با تنظیم میدان الکتریکی و غلظت نمک سیال در نانوحفره حاصل می‌شود. در آینده احتمالاً از این الکتروموتور نانویی برای سنتز مولکول‌ها استفاده شود یا به عنوان عنصری در یک کارخانه مولکولی بزرگتر استفاده شود.