Mikromotorer gjort let

Forskere fra ICN2 Nanobioelectronics and Biosensors Group ledet af prof. Arben Merkoçi har udtænkt en enkel fremstillingsmetode til alsidige grafenoxidbaserede mikromotorer. Kræver intet særligt udstyr, den kan bruges til at producere en række mikromotorer, der kan justeres yderligere til forskellige formål. Luis Baptista-Pires forklarer processen i det papir, der blev offentliggjort i Lille .

Enhver motor kræver brændstof og udfører arbejde. I mikroskala, de kan designes således, når den frigives til et vandigt miljø, de udfører en række opgaver - alle former for handlinger, der giver dem mulighed for at interagere med levende celler, kemiske forurenende stoffer og endda kredsløb i mikroskalaen.

Motorerne udviklet af forskere fra ICN2 Nanobioelectronics and Biosensors Group, ledet af ICREA Prof. Arben Merkoçi, er blevet brugt under testbetingelser til at fjerne oliedråber fra vand. Bestående af små rullede plader af grafenoxid, disse strukturer kan let lynes rundt gennem både olie og vand, afhente eventuelle oliepartikler, de støder på og transportere dem som last til senere frigivelse.

Men det virkelige gennembrud, og fokus for papiret offentliggjort i Lille , er det innovative, næsten legende enkel produktionsmetode, der bruges til at bygge dem. Tilpasning af en eksisterende intern teknologi, en grafenoxidopløsning hældes på en vokstrykt papirmembran. Det fungerer som en slags skimmel, der, ved befugtning og håndrystning fra side til side i ethanol, sætter og frigiver flere selvvalsede grafenoxidrør-mikromotorernes grundlæggende byggesten.

Som en del af den samme fremstillingsproces, disse oprulningsmikromotorer kan beklædes med platin. Når motorerne frigives til miljøet, hvor de vil udføre deres opgave, en lille mængde hydrogenperoxid tilsættes også. Platin reagerer med det, skaber bobler, der driver fremadrettet bevægelse. Alternativt kan motorerne kan beklædes med magnetiske partikler, tillader ekstern styring ved hjælp af magneter.

Vigtigere, fremstillingsprocessen udviklet på ICN2 er langt billigere og enklere end eksisterende metoder til fremstilling af mikromotorer, og kræver ikke noget særligt udstyr. Det giver også betydelig kontrol over i hvilken retning grafenoxidet ruller op - på langs, sidelæns eller diagonalt. Da forskellige rullede mikromotorer udviser forskellig adfærd, når de bevæger sig gennem væsken, dette er vigtigt for levedygtigheden af ​​mikromotorteknologier i stor skala - til praktiske anvendelser, forskere skal kunne producere partier af motorer, der udfører den samme opgave.

Udover at eksperimentere med forskellige roll-up-konfigurationer, teamet forsøgte også at variere tykkelsen af ​​rullerne og reduktionsniveauerne i løsningen, der blev brugt til at lave dem (dvs. faldende andel af ilt i oxidet). Dette resulterede i motorer med forskellige interne strukturer og overfladekarakteristika, med de forskellige løsninger, der indstilles forskelligt og/eller ruller mere eller mindre tæt ved frigivelse fra membranen. Alle disse variabler åbner op for utallige måder til mekanisk og kemisk afstemning af mikromotorerne til specifikke opgaver.

Mikro- og nanomotorer repræsenterer et voksende felt med brede potentielle applikationer, fra medicinske indgreb og sundhedsdiagnostik til energilagring og miljøovervågning. Imidlertid, nogle store forhindringer er stadig tilbage, før disse fuldt ud kan realiseres. For eksempel, de brændstoffer, disse motorer typisk kører på, er ikke helt biokompatible. Dette udelukker deres umiddelbare skalering for rengøring af olieudslip, indtil der kan findes en mere miljøvenlig forbindelse.

Tidligere har produktion var også en hindring. Men det enkle, billig metode, der er præsenteret i dette papir, baner vejen for masseproduktion af specialdesignede mikromotorer i en ikke så fjern fremtid.