Ученые из Университета Иллинойса (University of Illinois), Чикаго, разработали модель простого наномотора. Моделирование в области наносистем часто помогает исследователям предвосхитить создание той или иной наноструктуры. Так нанотехнологии получают готовые устройства «малой кровью», без необходимости выполнять ряд промежуточных исследований.

Наномотор, предложенный исследователями, представляет собой стержень, катящийся по поверхности жидкости. При этом он приводится в движение световым пучком, поляризующим поверхность штыря.

Лела Вукович (Lela Vuković) и ее коллега Петр Краль (Petr Král) воспользовались математической моделью молекулярной динамики жидкости с присутствием наноштыря диаметром от 3 до 10 нанометров. В симуляции скорость передвижения мотора по жидкости достигала почти 5 нанометров за наносекунду.

Как поясняет Лела, стержень катится по жидкости, используя силы поверхностного натяжения. А поляризация его пучком света позволяет достичь высокой скорости перемещения.

Рис. 1. Модель наноштыря, катящегося по поверхности воды (молекулы-хромофоры показаны красным цветом)

На поверхности наноштыря расположены молекулы-хромофоры, которые легко поглощают фотоны, переходя на более высокий энергетический уровень, что, в свою очередь, приводит к поляризации хромофор, что приводит к вращению всего штыря.

Чередуя импульсы света таким образом, чтобы вызвать поочередную поляризацию участков наномотора, ученые теоретически показали возможность движения наноштыря с достаточно высокой скоростью.

Конечно, математическая модель – только первый шаг к созданию подобных движущихся наносистем. В перспективе, они могут использоваться в адресной доставке лекарств, или же для перемещения внутри клетки белков и фрагментов ДНК.

О результатах моделирования ученые сообщили в статье в текущем выпуске журнала Physical Review Letters.

Свидиненко Юрий