Фотонные нанодвигатели

Автор: dizzy | Рубрика: Другие источники энергии

Сколько удивительнейших процессов происходит в природе каждую секунду! Самые современные технологии человечества даже сравниться не могут с ноу-хау, придуманными матушкой-природой ещё многие миллионы лет назад. Например, всем известно о присущей подсолнухам способности под влиянием солнечных лучей поворачивать свою головку вслед за светилом. Но если человек попробует что-нибудь переместить, используя лишь энергию солнечных лучей, ничего не получится. Сначала необходимо преобразовать солнечные лучи в тепловую или электрическую энергию, и лишь затем – в механическую. У природы способ намного проще и практичнее.

Учёные-химики из Университета Флориды (США) пытаются имитировать природный механизм движения подсолнуха на микроуровне. Исследования проводятся при поддержке Национального института здоровья и Национального научного общества. Учёные приступили к испытаниям новой разработки, напрямую преобразующей солнечный свет в движение. Звучит фантастически, но вспомните, сколько необычных вещей, ещё недавно казавшихся нам нереальными, научные работники смогли внедрить в повседневную жизнь.

Отчёты об исследованиях вскоре появятся в онлайн издании журнала Nano Letters. Команда учёных разработала новый тип “молекулярного нанодвигателя”, работающего на энергии фотонов, являющихся частичками света. Ещё нельзя назвать эту разработку первым полноценным фотонным нанодвигателем, однако она имеет одну особенность – данный микроскопический нанодвигатель изготовлен из обычной молекулы ДНК. Это значит, что в будущем его можно будет легко модернизировать, усовершенствовать, изменять параметры в зависимости от сферы применения. Следовательно, данная технология сможет широко применяться в самых разных отраслях, от медицины до промышленности.

По словам разработчиков, молекулярные нанодвигатели из молекул ДНК сравнительно легки в изготовлении, а сам этот материал безопасен и надёжен. По теоретическим расчётам, у нанодвигателей будет очень высокий КПД. Трудно поверить, что работа такого микроскопического устройства будет настолько эффективной.

Длина нанодвигателя составляет всего 10-12 нанометров. Согласно последним расчётам, нанодвигатели способны поглощать и использовать большие объёмы энергии, чем обычные солнечные батареи. Конечно, для работы более сложных устройств из нанодвигателей потребуются источники энергии, однако их огромным преимуществом станет полное отсутствие потерь энергии, происходящих при её переходе из одного состояния в другое.

В будущем нанодвигатели с успехом будут применяться в микроскопических устройствах. Они смогут, к примеру, отремонтировать вышедшую из строя батарею или электронную схему, а также уничтожить опасный вирус или бактерию в живом организме, ведь нанодвигатель – полностью биосовместимое устройство.

Однако внедрить эту разработку в повседневную жизнь будет нелегко. Ведь для того, чтобы использовать технологию нанодвигателей, скажем, в автомобиле, потребуются триллионы этих умных молекул, и всё это бесчисленное множество должно работать как единый механизм. По словам учёных, главная трудность заключается в том, чтобы собрать мощь каждой отдельной молекулы и связать всю энергию, аккумулированную из солнечных лучей, в единое целое. Но разработчики настроены оптимистически и надеются решить эту сложную проблему в недалёком будущем. Уже проводятся эксперименты по синхронизации молекулярного движения.

Учёные создали нанодвигатель, соединив полученную в лаборатории молекулу ДНК с азобензеном, химическим компонентом, реагирующим на свет. К одному концу нанодвигателя присоединили флорофор, источник света, а к другому – поглотитель света, после чего с помощью высокоточных измерительных приборов фиксировали малейшие движения и изменения интенсивности проходящего внутри молекулы света.

Поделиться в соц. сетях