Российские ученые разработали наномоторы, включающиеся светом

Ученые из Московского физико-технического института (МФТИ), Института химической физики им. Н. Н. Семенова РАН и Института химии поверхности Национальной академии наук Украины предложили модель дипольного фотомотора — крошечного управляемого устройства, активируемого светом. Такой «наномотор» способен быстро двигаться в заданном направлении и перевозить наночастицы. С подробностями исследования можно ознакомиться в The Journal of Chemical Physics.

«Уникальные характеристики дипольных фотомоторов позволяют их применять для перевозки наночастиц, например для доставки лекарств к больным участкам живых организмов», — сказал автор исследования Леонид Трахтенберг, профессор Кафедры химической физики МФТИ и заведующий Лабораторией функциональных нанокомпозитов ИХФ РАН.

Прототипами управляемых наномоторов послужили броуновские (молекулярные) моторы — белковые устройства, которые под действием различных случайных отклонений преобразуют хаотическое броуновское движение в направленное поступательное, возвратно-поступательное или вращательное движение.

«Понимание основ деятельности природных моторов позволяет не только воспроизводить их, но и конструировать новые искусственные образцы с разнообразными функциями, вплоть до создания нанороботов, способных выполнять различные задания», — отметил Виктор Розенбаум, заведующий отделом теории наноструктурных систем ИХП НАНУ.

Наномотор активируется при облучении лазерным импульсом. Импульс должен попасть в резонанс с электронами внутри наноцилиндра. Далее происходит разделение заряда в полупроводниковом наноцилиндре, он взаимодействует с полярной подложкой. Зависимость потенциальной энергии взаимодействия цилиндра с подложкой от времени и заставляет наномотор двигаться в заданном направлении.

Ученые отметили, что модель фотомотора на основе полупроводникового наноцилиндра обладает рекордно высокой скоростью, порядка 1 мм/с, то есть в три раза выше, чем у природных белковых моторов или у аналогичных моделей на основе органических молекул.