Kemisk drevne mikro- og nanomotorer

I hvert fald siden filmen "The Fantastic Voyage" i 1966, hvor en ubåd krympes og sprøjtes ind i et menneskes blodstrøm, folk har leget med tanken om at sende små "mikromaskiner" og "nanorobotter" ind i vores organer eller individuelle celler for at udføre delikate "reparationer". Dette begynder nu at nærme sig mulighedernes område. I journalen Angewandte Chemie , forskere fra Stuttgart præsenterer den aktuelle forskningsstatus inden for området katalytiske mikro- og nanomotorer.

For at små motorer kan bevæge sig rundt, de kan køres udvendigt, ved hjælp af elektriske eller magnetiske felter eller ultralyd. "Selvkørende mikro- og nanomotorer kan fungere autonomt, at køre sig selv ved hjælp af katalytiske reaktioner i væsker, for eksempel, " forklarer Samuel Sánchez og hans medforfattere fra Max Planck Institute for Intelligent Systems i Stuttgart i deres oversigtsartikel. "Fjernstyrede nanomotorer kan transportere last til ønskede mål, bore i biomaterialer, fornemme deres omgivelser, blande eller pumpe væsker, og rent forurenet vand, " siger Sánchez. På dette tidspunkt, de videnskabelige mål er at finde den bedste arkitektur til selvfremdrift, at forstå fremdriftsmekanismer, og for at opnå meget præcis kontrol over bevægelse. Ud over, søgningen efter biokompatible brændstoffer og drivmekanismer er af primær betydning.

Rent syntetiske mikro- og nanomotorer har normalt form af nanotråde, nanosfærer, eller nanorør. Nanotråde lavet af kombinationer af forskellige metaller kan drives af selvelektroforese, hvor de bevæger sig i et selv-induceret elektrisk felt som følge af en asymmetrisk fordeling af ioner. Også interessant er nanosfærer med to forskellige halvkugler. Dette tillader den ene halvdel at blive belagt med en katalysator, der forårsager en asymmetrisk fordeling af et reaktionsprodukt, som flytter sfærerne med. Jetformede mikro- eller nanorør, hvis indre er belagt med en katalysator, er særligt alsidige og effektive, når de drives af bobler:en katalytisk reaktion sker inde i rørene, danner en gas - sædvanligvis oxygen - der kommer ud af den bredere åbning i form af bobler, skubber strålen frem. "Brændstoffet" er normalt hydrogenperoxid. Immobiliseret, dyserne kan også fungere som mikropumper til brug i applikationer såsom mikrofluidisk diagnostiske og analytiske chips.

Inden for biomedicin, ønskesedlen indeholder mikromotorer, der selektivt kan bore i tumorceller og ødelægge dem. Selvkørende nanotransportere kunne transportere lægemidler selektivt til syge organer. Andre potentielle anvendelser omfatter området for miljøsanering. "Mikromotorer med en hydrofob belægning kunne fange oliedråber i forurenet vand og transportere dem væk. Andre kunne nedbryde organiske forurenende stoffer i vand, mens de aktivt blander opløsningen." rapporterer Sánchez.