Учёные изобрели самодвижущиеся наностержни

Необычный мотор создаёт вдоль своих боков поток жидкости, в том числе ионов, и формирует электрическое поле. Их взаимодействие порождает движущую силу (зелёная стрелка) (иллюстрация Ran Liu, Ayusman Sen/ American Chemical Society).

Изящное изобретение представляет собой самую крошечную химическую батарейку и электромотор в одном лице. Авторы работы полагают, что в будущем такие устройства смогут приводить в действие наномашины.

Химики из университета Пенсильвании (Penn State) изготовили стержни длиной 3,6 микрометра и толщиной порядка 200 нанометров. При этом 3 микрометра в них составляет медь, а оставшиеся 0,6 мкм – платина.

Когда исследователи помещали такой стержень в разбавленный водный раствор окислителя (брома или йода), медь начинала работать как анод и окисляться, в то время как платина выступала в качестве катода.

Получившаяся нанобатарейка использовала свои металлы и внешние реагенты для проведения электрохимических реакций окисления и восстановления, что приводило к возникновению потоков ионов и перемещению самого раствора. Рождавшееся при этом электрическое поле толкало стержень в одну сторону (медным концом вперёд).

В зависимости от формы стержня (прямой или с изогнутым концом) авторы опыта получили линейное перемещение или вращение этого своеобразного нанодвигателя. Направление движения отмечено зелёными стрелками. Другие стрелки показывают перемещение электронов и ионов в ходе окислительно-восстановительных реакций (иллюстрация Ran Liu, Ayusman Sen/ American Chemical Society).

Получившийся эффект учёные называют самоэлектрофорезом. Взвешенные в растворе наностержни самостоятельно передвигаются за счёт явления, сходного с обычным электрофорезом, но без приложения внешнего поля.

Глядя на копошение наностержней, трудно отделаться от ощущения, что это живые бактерии. Кстати, учёные добились от своих изделий скорости более 10 микрометров в секунду. Для стержней длиной 3,6 мкм это очень солидная величина (кадр Ran Liu, Ayusman Sen/ American Chemical Society).

Время работы батарейки-мотора зависит от концентрации окислителя и длины медного фрагмента, сообщает PhysOrg.com. В своих опытах учёные варьировали эти параметры, получая от 40 секунд до минуты движения стержней. Оно прекращалось, когда вся медь окислялась, превращаясь, к примеру, в иодид меди.

Хотя движение стрежней в растворе на большом масштабе времени хаотично, по идее, им можно научиться управлять, говорят экспериментаторы. Если добавить в такой стержень магнитный материал, можно влиять на его ориентацию в пространстве внешним полем.

(Детали опыта можно посмотреть в статье в Journal of the American Chemical Society.)



Британцы мумифицировали таксиста по египетскому рецепту

19 октября 2011

Физики процедили свет через воронку

18 октября 2011

Физики испытали вращающиеся мышцы из нанотрубок

14 октября 2011

Электрическое поле превратило жидкость в твёрдое тело

13 октября 2011

В Москве появится нанотехнологический центр композитов

12 октября 2011
  • Антон Никонов  19 октября, 19:36
    Наноторпеда!
    ОтветитьНравится
  • Илья Лягин  19 октября, 20:43
    Не-не-не!.. Не торпеда, а наноракета (т.к. использует «самоё себя» для движения)! Я уже слоган даже придумал: ударим наноракетами по потенциальному противнику!..
    Тем не менее, интересно, где авторы собираются использовать такие ракетки, если в среду требуется вводить окислитель?..
    ОтветитьНравится
  • Антон Никонов  20 октября, 01:13
    видимо вариант двигателя для сред с окислителем.
    ОтветитьНравится
  • Леонид Бабурин  19 октября, 22:09
    Идея лежала на поверхности! Жаль, что время ограничено и требуется особый раствор. Природа очень просто решила проблему передвижения нанообъектов в жидких средах. Это «электродвигатель» у жгутиковых микроорганизмов, кстати, его можно "скопировать для технических нанообъектов.
    ОтветитьНравится
  • Сергей Скалба  20 октября, 08:54
    Действительно, хорошая штука.
    Теперь из них, как из поплавков, надо сделать «катамаран»:
    — если поплавки поставить как бы последовательно: (+-) и (-+) он начнет вращаться;
    — если параллельно (+-) и (+-) — будет перемещаться в сторону с меньшей кислотностью.
    ОтветитьНравится
  • Сергей Асташкин  20 октября, 06:48
    -- В действительности ещё шикарней .. даёш движок 10 НМ !
    ОтветитьНравится
  • Сергей Асташкин  20 октября, 06:52
    -- Идея не интересная..
    ОтветитьНравится
  • Олег Апарцев  20 октября, 14:41
    Нет, отчего же.
    Даже самая дурацкий, но реально работающий механизм, может найти свое применение.
    На вскидку: во взвесь, находящуюся в растворе, вброшены вертушки на описанном принципе. При изменении параметров раствора, вертушки разгоняют взвесь по раствору.
    Конечно не скажу куда это применить, но, авось, даже для желудочно-кишечных трактов современных людей сгодится.
    ОтветитьНравится
  • Сергей Асташкин  21 октября, 19:54
    -- глупости ..
    ОтветитьНравится
  • Дмитрий Осадчук  20 октября, 20:59
    Очень похоже на эффект Грано, но только на микроуровне... Ой, совсем забыл сейчас модно говорить наноуровне :-)
    ОтветитьНравится
  • Владимир Кожевников  12 ноября, 06:27
    поверхностно-активные вещества ((ПАВ). На уровне молекул (то есть даже меньше размеров описанного устройства) совершается направленное движение к поверхности раздела фаз. Электрофорез. Применялся в советских лечебных учреждениях и заключался в направленном под действием постоянного электрического поля движении коллоидных частиц (сейчас принято называть наночастицами) с поверхности тела пациента к больному органу.
    ОтветитьНравится