La luz induce los interruptores del mecanismo de accionamiento en un nuevo nanomotor

La luz induce los interruptores del mecanismo de accionamiento en un nuevo nanomotor


En un estudio publicado en la revista ACS Applied Materials & Interfaces, se propuso un novedoso nanomotor similar a un pistón que posee un mecanismo de conmutación activado por luz entre la propulsión de burbujas y la autodifusioforesis no iónica.

La luz induce los interruptores del mecanismo de accionamiento en un nuevo nanomotor

Estudio: superensamblaje interfacial de nanomotores con mecanismo sensible a la luz conmutable y movilidad y direccionalidad sintonizables. Fuente de la imagen: Comaniciu Dan/Shutterstock.com

¿Qué son los nanomotores?

Los nanomotores, también conocidos como nanorobots, son capaces de locomoción autónoma al generar ellos mismos energía cinética a partir de varios tipos de energía ambiental a través de la conversión de energía. Hasta ahora, los nanomotores se han diseñado y fabricado con varios modos de operación, incluida la propulsión de burbujas, la propulsión de campos magnéticos, la autoelectroforesis, la autodifusioforesis, la autoacustoforesis y la autotermoforesis.

Los nanomotores se han mostrado muy prometedores en aplicaciones de síntesis de microescala, purificación ecológica y atención médica debido a su pequeño tamaño (normalmente de 100 nm a 1 μm) y sus propiedades de autopropulsión.

Limitaciones actuales de los nanomotores

Si bien se han presentado varios sistemas de accionamiento para accionar nanomotores y el rápido avance de los nanomotores ha permitido que los estudios se extiendan a muchos sectores innovadores, la mayoría de los nanomotores producidos hasta la fecha exhiben un único mecanismo operativo.

Por otro lado, los nanomotores híbridos que combinan diferentes mecanismos de propulsión en un sistema unificado, especialmente los nanomotores de conmutación de mecanismos que pueden modificar de forma autónoma su método de propulsión de acuerdo con entradas extrínsecas, casi nunca se informan. Este escenario restringe severamente el uso de nanomotores ya que cada método operativo diferente tiene limitaciones intrínsecas y, por lo tanto, tiene un campo de aplicación limitado.

Por ejemplo, las técnicas de propulsión más comunes incluyen la descomposición catalítica del peróxido de hidrógeno para producir oxígeno y, dependiendo de si se forman burbujas en el nanomotor o no, el oxígeno producido puede mover el nanomotor mediante la propulsión de burbujas o el autoencendido no iónico. difusioforesis.

El nanomotor muestra un buen movimiento utilizando la propulsión de burbujas, pero su vida útil bastante corta y su compatibilidad biológica limitada limitan su uso en el sector de la salud. El nanomotor normalmente muestra una biocompatibilidad excelente para la autodifusioforesis no iónica, pero su modesto poder impulsor lo convierte en un competidor inadecuado para una variedad de aplicaciones.

Se espera que un nanomotor con técnicas de propulsión cambiables de autodifusioforesis no iónica y propulsión de burbujas que pueda reprogramar su función según sea necesario en función de los objetivos o las condiciones ambientales cambiantes sea más adaptable en tales situaciones.

Ventajas de los nanomotores de mecanismo conmutable

Un nanomotor de cambio de modo puede proporcionar beneficios sinérgicos al tiempo que evita las limitaciones de ciertos modos, lo que lleva a una aplicación más amplia. Sin embargo, el control de movimiento deficiente de los nanomotores debido a un mecanismo de accionamiento único ha limitado su utilidad en trabajos complicados o condiciones volátiles. En base a esta lucha, dado que la autodifusioforesis no iónica y la propulsión de burbujas muestran intrínsecamente diferentes movimientos y direcciones de movimiento, el cambio entre estas técnicas operativas también se puede usar para controlar la efectividad de la propulsión de los nanomotores, lo que abre un nuevo aspecto para el control sofisticado del movimiento de los nanomotores. .

Conclusiones clave del estudio

En este estudio, el equipo produjo un nanomotor con forma de botella con una transición activada por luz entre la propulsión de burbujas y la autodifusioforesis. El oxígeno producido por la descomposición catalítica del peróxido de hidrógeno impulsa este nanomotor. Los ácidos grasos presentes en las cavidades del nanomotor, que sufren un cambio de fase de sólido a líquido cuando se exponen a un láser de 980 nm, actúan como disparadores fotosensibles.

Antes del tratamiento con láser, el nanomotor muestra una propulsión de burbujas de abajo hacia adelante con un movimiento relativamente pequeño, pero después del tratamiento con láser, el nanomotor muestra una autodifusioforesis de apertura hacia adelante con un movimiento comparativamente mayor. La propulsión de burbujas tiene una mejor orientabilidad que la autodifusioforesis debido a la fuerza opuesta de las burbujas a nanoescala en la autorrotación. Según los resultados del cálculo FEA, la transición de la autodifusioforesis a la propulsión de burbujas se debió a la función de contención de la cavidad, que mejora la nucleación de nanoburbujas.

Cabe señalar que, si bien la ruta de migración se puede cambiar de apertura hacia adelante a hacia abajo, las rutas de los nanomotores a menudo se aleatorizan por los cambios de temperatura. Por este motivo, se prefieren soluciones de guiado complementarias como el apoyo de campos magnéticos o el control topográfico para lograr un movimiento guiado en el rango milimétrico. No obstante, este cambio de ruta migratoria sigue siendo significativo ya que permite la transición entre taxis positivos y negativos a lo largo de la guía exterior (campo magnético, gradiente químico y límites físicos).

perspectivas de futuro

Se espera que este nanomotor de cambio de modo, con excelente flexibilidad y amplia utilidad, tenga una amplia gama de aplicaciones. Además, este estudio puede arrojar luz sobre la interacción entre las nanoestructuras, los procesos de conducción básicos y la eficacia del movimiento aparente, así como proporcionar una nueva técnica de regulación del movimiento y la dirección útil para el diseño y el despliegue de nanomotores.

referencia

Liu T, Xie L. y otros. (2022). Superensamblaje de interfaz de nanomotores con mecanismo sensible a la luz conmutable y movilidad y direccionalidad ajustables. Interfaces y materiales aplicados de ACS. Disponible en: https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.1c25204

Descargo de responsabilidad: Las opiniones expresadas aquí son las del autor, expresadas en su propia capacidad y no representan necesariamente las opiniones de AZoM.com Limited T/A AZoNetwork, el propietario y operador de este sitio. Este descargo de responsabilidad forma parte de las condiciones de uso de este sitio web.

Related post

Cómo los objetos tecnológicos brillantes distraen la atención de la política climática

Cómo los objetos tecnológicos brillantes distraen la atención de…

Soy ingeniero de formación y me encantan las cosas nuevas. Los últimos gadgets, ideas, diseños. Pero cuando se trata del clima,…
El programa interactivo de los científicos informáticos ayuda a planificar el movimiento para entornos con obstáculos – ScienceDaily

El programa interactivo de los científicos informáticos ayuda a…

Al igual que nosotros, los robots no pueden ver a través de las paredes. A veces necesitan un poco de ayuda…
Anuncio de los ganadores de los premios Databricks Data Team Awards 2022

Anuncio de los ganadores de los premios Databricks Data…

Los premios anuales Databricks Data Team Awards reconocen a los equipos de datos que aprovechan el poder de los datos y…

Leave a Reply

Tu dirección de correo electrónico no será publicada.