مهندسی پروانه‌هایی در ابعاد نانو با قابلیت حرکت کنترل شده

به گزارش گروه دانشگاه خبرگزاری دانشجو، مهندسان نانوذرات را به روش نانوحکاکی به گونه‌ای ساختند که به شکل پروانه‌ای در امده و بتواند به صورت کنترل شده حرکت کند.

نانوذرات خودران به طور بالقوه می‌توانند فعالیت‌هایی نظیر تحویل دارو و سیستم‌های آزمایشگاه بر روی تراشه را امکان‌پذیر کنند. با این حال، این نانوذرات مستعد حرکات تصادفی و بدون جهت هستند که عملکرد آن‌ها را تحت تاثیر قرار می‌دهد. اکنون، یک تیم تحقیقات بین‌المللی رویکردی برای تقویت ذرات مصنوعی ایجاد کرده‌اند.

این تیم به رهبری ایگور آرونسون، دوروتی فور هاک و جی لوید هاک، از دانشگاه ایالتی پنسیلوانیا، راهکاری ارائه کردند که با استفاده از آن می‌توان نانوذرات خودرانی ساخت که حرکت آن‌ها قابل کنترل بوده و در نتیجه عملکرد بهتری نسبت به نانوذرات پیشین دارند.

به دلیل چالش‌های ساخت، شکل نانوذرات قبلاً محدود به میله‌ای شکل و دوناتی شکل بوده است. مک گاورن با داشتن یک دستگاه نانوحکاکی که می‌تواند نانوساختار‌ها را روی سطح چاپ کند، روشی برای بهینه سازی شکل نانوذرات ارائه کرده است. او شکل ذرات را به صورت پروانه طراحی کرد، که می‌تواند در صورت ایجاد یک واکنش شیمیایی یا میدان مغناطیسی به طور مؤثر بچرخد. مک گاورن گفت: «شکل این نانوذره از پیش تعیین می‌کند که چگونه حرکت کند.»

شکل کایرال به ذرات اجازه می‌دهد تا در یک جهت تجویز شده حرکت کنند و بسته به شیب تیغه‌ها، چرخش در جهت عقربه‌های ساعت یا خلاف جهت عقربه‌های ساعت انجام شود، که این حرکت توسط یک واکنش شیمیایی بین فلزات در نانوذرات و پراکسید هیدروژن ایجاد می‌شود.

محققان پس از آزمایش با تعداد و زاویه‌های مختلف باله و همچنین ضخامت‌های مختلف، دریافتند که استفاده از چهار یا بیشتر باله در یک شیب ۲۰ درجه و ضخامت ۳٫۳ میکرون بیشترین میزان ثبات را فراهم می‌کند. با سه یا کمتر باله، پروانه‌ها حرکت کنترل نشده‌ای را نشان می‌دهند.

افزایش کنترل به محققان اجازه می‌دهد تا ذرات را برای گرفتن و حمل و نقل و انتقال ذرات مهندسی کنند.