Петр Краль (Petr Král) из университета Иллинойса в Чикаго (University of Illinois at Chicago) и его исследовательская группа (Králs Research Group) спроектировали пропеллер нанометрового масштаба с лезвиями-молекулами и проанализировали, как он будет работать.
Оказалось, что нанопропеллер должен действовать заметно иначе, чем пропеллер обычного размера. Тут гораздо большую роль начинают играть межмолекулярные силы. Потому на транспорт жидкости при помощи такого пропеллера будет сильно влиять химический состав самого устройства.
В своём проекте физики составили крошечный винт из углеродных нанотрубок (ступица) и гидрофобных ароматических молекул (лезвия). Учёные смоделировали на компьютере перекачку таким насосом различных жидкостей, в частности — воды и масла.
«Мы хотели увидеть, что происходит, когда размер винтов достигает такого масштаба, при котором уже невозможно уменьшать лопасти далее», — говорит Краль.
Выяснилось, что такой пропеллер хорошо гонит воду, если его лезвия гидрофобны. Если же они составлены из гидрофильных молекул — лопасти быстро «засоряются» молекулами воды и перестают работать. Причём эффективность насоса в таком случае падала на порядок, что удивило авторов исследования. О нём, к слову, учёные отрапортовали в Physical Review Letters.
Краль отмечает, что реальностью подобные наномашины станут никак не ранее, чем через несколько лет, но его группа уже работает над рядом подобных проектов. В будущем нанопропеллеры могли бы заниматься прецизионной поставкой лекарств к нужным клеткам или даже регулированием потока веществ через клеточную мембрану.
Но может Петр слишком пессимистичен в своём прогнозе: почитайте про уже созданные солнечный мотор из одной молекулы, мотор для одномолекулярного автомобиля, микромотор из бактерий и наноэлектромеханический осциллятор из нанокапли жидкого металла.