Científicos de la Universidad de Cambridge han desarrollado el motor más pequeño del mundo, un nanomotor que utiliza la luz para obtener energía y que podría constituir la base de futuras nanomáquinas que puedan incluso entrar en las células para luchar contra las enfermedades.
El prototipo de dispositivo está hecho de diminutas partículas cargadas de oro, unidas con polímeros sensibles a la temperatura en forma de un gel.
Cuando el nano-motor se calienta a una cierta temperatura con un láser, almacena grandes cantidades de energía elástica en una fracción de segundo, a medida que los recubrimientos de polímero expulsan toda el agua del gel y colapsan.
Esto tiene el efecto de forzar que las nanopartículas de oro se unan entre sí en grupos apretados. Pero cuando se enfría el dispositivo, los polímeros absorben agua y se expanden, y las nanopartículas son separadas fuerte y rápidamente, como un resorte.
“Es como una explosión, tenemos cientos de bolas de oro dispersándose en una millonésima parte de un segundo cuando las moléculas de agua inflan los polímeros que hay alrededor de ellas”, dijo Tao Ding, responsable de la investigación.
“Sabemos que la luz puede calentar el agua para dar energía a las máquinas de vapor”, dice el coautor del estudio Ventsislav Valev. “Pero ahora podemos utilizar la luz para alimentar un motor de pistones a nanoescala.”
Las fuerzas ejercidas por estos diminutos dispositivos son varios órdenes de magnitud mayores que las de cualquier otro dispositivo producido con anterioridad, con una fuerza por unidad de peso casi cien veces mejor que cualquier motor o músculo. Según los investigadores, los dispositivos también son bio-compatibles y su fabricación es rentable, responden con rapidez y son eficientes energéticamente.
En términos precisos la investigación sugiere cómo convertir la energía de Van de Waals (la atracción entre átomos y moléculas) en energía elástica de polímeros y liberarla muy rápidamente.
“Todo el proceso es como un nano-resorte. La parte clave aquí es que hacemos uso de la atracción de Van de Waals de partículas de metales pesados para ajustar los resortes (polímeros) y las moléculas de agua para liberarlos, lo cual es muy reversible y reproducible”, dijo Jeremy Baumberg.
Las nano-máquinas han sido durante mucho tiempo el sueño de muchos científicos, pero hasta ahora los métodos para poder crearlas habían estado en el campo de la ciencia ficción. Ahora este nuevo sistema podría llevar a una nueva revolución industrial a nanoescala.
Referencia: Universidad de Cambridge, Science Daily