В России создали рутениевый нанопривод для микророботов и наноустройств
Его также можно использовать для создания имплантируемых контейнеров и устройств, способных длительное время самостоятельно передвигаться внутри тканей тела людей и животных
Исследователи из России создали долговечный электрохимический нанодвигатель на базе рутения, который можно использовать в качестве привода для автономных микророботов и различных наноустройств. Об этом в среду сообщила пресс-служба Российского научного фонда (РНФ).
«Созданный нами миниатюрный двигатель будет приводить в движение автономные микрожидкостные устройства в медицинских и биологических приложениях. Кроме того, можно заменить мембрану на более тонкую, например, из нитрида кремния. Это сделает наноактуатор еще компактнее», — заявил ведущий научный сотрудник Института физической химии и электрохимии РАН (Москва) Виталий Световой, чьи слова приводит пресс-служба РНФ.
За последние десять лет ученые создали десятки различных молекулярных наномашин, в том числе щипцы, системы точечной доставки лекарств и даже компьютеры и роботы-«трансформеры». Быстрый прогресс в этой области привел к тому, что в 2016 году Нобелевская премия по химии была присуждена Бену Феринге, Фрейзеру Стоддарту и Жану-Пьеру Соважу за разработку и синтез молекулярных машин.
Их дальнейшая разработка осложнена тем, что сложность сборки больших наноструктур растет очень быстро, а внесение изменений в их устройство и управление их работой оказались еще более сложными задачами. Еще одним препятствием для создания и использования полноценных нанороботов является то, что пока исследователям не удалось создать надежные и предсказуемо работающие наномоторы.
Долговечный наномотор
Световой и его коллега Илья Уваров, старший научный сотрудник Физико-технологического института РАН в Ярославле, разработали новый водородный нанопривод, лишенный многих недостатков, характерных для уже существующих микродвигателей и наноактуаторов для самых миниатюрных роботов и прочих микроскопических устройств.
Этот прибор — миниатюрная камера, которая состоит из кремниевой пластинки с рутениевыми электродами, гибкой мембраны и полимерной оболочки, изолирующей содержимое нанопривода от окружающей среды. Внутри устройства присутствует электролит, в толще которого постоянно формируются пузырьки водорода и кислорода в результате расщепления молекул воды.
Как объясняют исследователи, пузырьки играют ключевую роль в работе наномотора — их накопление внутри электролита приводит к растягиванию мембраны, а последующее самопроизвольное взаимодействие водорода и кислорода приводит к резкому сжатию. Это заставляет ее колебаться с высокой частотой, сопоставимой с тем, как часто птицы-колибри машут крыльями.
Такие двигательные установки, как отмечают ученые, можно использовать в качестве основы для микронасосов, перекачивающих жидкости внутри миниатюрных каналов на поверхности различных диагностических биочипов, а также для создания имплантируемых контейнеров и устройств, способных длительное время самостоятельно передвигаться внутри тканей тела людей и животных.