Snelle enkele-molecule nanosubs aangedreven door UV-licht

Anonim

Snelle enkele-molecule nanosubs aangedreven door UV-licht

Fysica

Ben Coxworth

19 november 2015

Een weergave van een van de nanosubmarines - het bit dat aan de onderkant zweept is de propeller ervan (Credit: Loïc Samuel / Rice University)

Al geruime tijd horen we over de pogingen van verschillende groepen om zogenaamde nanosubmarines te ontwikkelen. Deze microscopische 'moleculaire machines' zouden onder meer mogelijk kunnen worden gebruikt voor toepassingen zoals gerichte medicijnafgifte in het menselijk lichaam. Onlangs hebben wetenschappers van de Rice University in Houston nanosubs gemaakt die met een "razend tempo" bewegen wanneer ze worden blootgesteld aan ultraviolet licht.

Gemaakt in het laboratorium van chemicus James Tour, bestaat elk van de kleine submersibles uit 244 atomen in een enkel molecuul. Uitsteekt aan het einde is een staartachtige propeller die werkt als een flagellum van een bacterie, in die zin dat het voortstuwing creëert door heen en weer te zwiepen.

Om die staart te laten bewegen, vereist de nanosubmarine blootstelling aan UV-licht. Wanneer dit gebeurt, wordt de dubbele binding die de propeller op de sub houdt een enkele binding, waardoor de prop een kwartslag draait. Zodra dit is gebeurd, probeert de propeller terug te keren naar een lagere energietoestand en voorbij aangrenzende atomen te springen om nog een kwartslag te bewegen. Dit proces gaat door zolang de UV-blootstelling voortduurt, waarbij de staart continu met meer dan 1 miljoen RPM beweegt.

Elke volledige rotatie in vier stappen verplaatst de sub 18 nanometer door een acetonitril vloeibaar medium met een snelheid van één inch per seconde. Naar verluidt worden ze 'de snelst bewegende moleculen die ooit in oplossing zijn gezien' met een snelheid die 26 procent sneller is dan die waarbij deeltjes gewoonlijk door een oplossing worden verspreid.

Bovendien beheert de sub-10-nanometer sub deze snelheid terwijl hij zich een weg baant door bewegende moleculen van ruwweg zijn eigen grootte.

In laboratoriumtests werden de nanosubmarines aangedreven door UV-laserlicht, dat mogelijk door biologisch weefsel zou kunnen dringen. Hoewel er nog steeds geen manier is om de subs te besturen, zijn de onderzoekers tevreden met wat ze tot nu toe hebben bereikt. "Dit is de eerste stap en we hebben het concept bewezen", zegt de afgestudeerde student Victor García-López. "Nu moeten we mogelijkheden en potentiële toepassingen verkennen. "

Onlangs verscheen er een paper over het project in het tijdschrift Nano Letters .

Bron: Rice University

Een weergave van een van de nanosubmarines - het bit dat aan de onderkant zweept is de propeller ervan (Credit: Loïc Samuel / Rice University)