Группа исследователей из Мюнхенского технического университета (Technical University of Munich, TUM) разработала и изготовила первые образцы крошечных наноэлектродвигателей, состоящих из участков молекул ДНК. Эти наноустройства, созданные методом самосборки, активируются электрическим зарядом, параметры которого определяют скорость вращения ротора.
Крошечный нанодвигатель был создан при помощи технологии ДНК-оригами. В этой технологии используются короткие отрезки молекул синтетической ДНК, которые взаимодействуют друг с другом и скрепляются, формируя заложенные в их структуре трехмерные формы. Мы уже рассказывали нашим читателями, что при помощи такой технологии ученым уже удавалось создать крошечные копии Моны Лизы, "Звездной ночи" Ван Гога, средства доставки лекарственных препаратов, вирусные ловушки и многое другое.
Ученые из Мюнхена впервые использовали технологию ДНК-оригами для изготовления молекулярного нанодвигателя. Этот двигатель состоит из ротора, длиной 500 нанометров, который установлен на основании, высотой 40 нанометров. Нижняя часть основания прикреплена к стеклянной пластине, а на его верхней части созданы специальные углубления, форма которых определяет направление вращения ротора.
Для включения этого наноэлектродвигателя, как и любого другого электродвигателя, требуется подача переменного электрического напряжения на два электрода. Изменяя полярность постоянного электрического потенциала, прикладываемого ко всему наноэлектродвигателю, можно изменять направление его вращения, а регулируя частоту и амплитуду переменного напряжения можно управлять скоростью вращения ротора.
Отметим, что в настоящее время существует достаточно большое количество нанодвигателей различных типов, и большинство из них предназначено для приведения в действие крошечных роботов, микроэлектромеханических систем и т.п. Новый же ДНК-нанодвигатель, по мнению его разработчиков, предназначен, в первую очередь, для работы в химическом производстве.
"Эти двигатели будут использоваться, в первую очередь, для стимуляции хода определенных химических реакций. Представьте себе, что внутренняя поверхность колбы или химического реактора покрыта рядами таких нанодвигателей, на роторах которых размещены активные ферменты и другие катализаторы" - рассказывает Хендрик Диц (Hendrik Dietz), ведущий исследователь, - "Вам остается только загрузить туда исходные реагенты и материалы, подать переменное напряжение с определенными характеристиками, и на выходе вы получите желаемое химическое соединение".