Наука и Техника

Наука И Техника
3 августа 2014

Самый маленький пропеллер в мире будет приводить в действие крошечных наноботов

Многие группы исследователей в самых разных уголках земного шара занимаются разработкой наноботов, которые смогут доставлять лекарственные препараты прямо к месту назначения, разрушать клетки злокачественных опухолей и выполнять массу другой полезной для человека работы. Но, для того, чтобы наноботы могли передвигаться внутри организма человека и нести на себе некоторое количество полезного груза, им требуется какой-либо крошечный двигатель. В настоящее время уже разработано несколько нанодвигателей различных типов, но группе израильских и немецких исследователей также работающих в данном направлении, удалось создать оригинальный нанодвигатель, который по праву можно назвать самым маленьким пропеллером в мире.

Форма нанопропеллера далека от форм пропеллеров, которые мы привыкли видеть у летательных аппаратов. Исследователи из Технологического института Технион (Technion-Israel Institute of Technology), Израиль, Института интеллектуальных систем Макса Плана (Max Planck Institute for Intelligent Systems) и Института физической химии университета Штутгарта, Германия, придали своему нанодвигателю форму спирали. Эта спираль представляет собой закрученную нить из кварца и никеля, ширина спирали составляет 70 нанометров, а длина - 400 нанометров. Такие размеры делают спираль нанодвигателя в 100 раз меньше диаметра клетки крови человека.

Спираль приводится в движение не собственным двигателем, она вращается, используя энергию слабого вращающегося магнитного поля, генерируемого внешним источником. Вращение спирали создает тягу, толкающую вперед ее саму и закрепленный на ней полезный груз.

Для проверки работоспособности разработанной технологии исследователи поместили нанобота в специальный гель, параметры которого во многом походят на параметры физиологических жидкостей, в которых иногда содержаться длинные белковые цепочки. Эти цепочки запутывались в подвижных элементах нанодвигателей других типов, препятствуя их работе, как препятствуют движению судна намотавшиеся на гребной винт морские или речные водоросли. Но нанобот со спиральным пропеллером легко выпутывался из самых сложных систуаций, легко проскальзывая с максимальной скоростью в промежутках между белковыми цепочками.

"Проведенные испытания показали, что теперь можно начинать серьезно задумываться о практическом применении наноботов, оснащенных спиральным двигателем-пропеллером. Используя свою уникальную двигательную систему, эти наноботы смогут беспрепятственно проникать в самые труднодоступные места организма человека, к примеру, в головной мозг или в капилляры кровеносной системы сетчатки глаза. А управляя внешним магнитным полем мы можем с высокой точностью управлять перемещением и положением каждого нанобота" - рассказывает Пир Фишер (Peer Fischer), исследователь из института Макса Планка.

Описание разработанной исследователями технологии изготовления нанодвигателя и результаты проведенных испытаний были опубликованы в последнем выпуске журнала ACS Nano.