Dans une percée pour la nanotechnologie, des ingénieurs de l'Université du Texas à Austin ont développé la première méthode pour sélectionner et commuter le mouvement mécanique des nanomoteurs parmi plusieurs modes avec une simple lumière visible comme stimulus.
La capacité de reconfiguration mécanique pourrait conduire à une nouvelle classe de dispositifs nanoélectromécaniques et nanorobotiques contrôlables pour une variété de domaines, notamment l'administration de médicaments, détection optique, la communication, libération de molécules, détection, séparation des nanoparticules et automatisation microfluidique.
La découverte, fait par Donglei (Emma) Fan, professeur agrégé au département de génie mécanique de la Cockrell School of Engineering, et Ph.D. candidat Zexi Liang, montre comment, selon l'intensité, la lumière peut augmenter instantanément, arrêter et même inverser l'orientation de rotation des nanomoteurs en silicium dans un champ électrique. Cet effet et les principes physiques sous-jacents ont été dévoilés pour la première fois. Il commute instantanément et efficacement le mouvement mécanique des nanomoteurs rotatifs entre différents modes.
Les chercheurs ont publié leurs conclusions dans le numéro du 14 septembre de Avancées scientifiques .
Nanomoteurs, qui sont des dispositifs nanométriques capables de convertir l'énergie en mouvement aux niveaux cellulaire et moléculaire, ont le potentiel d'être utilisés dans tout, de l'administration de médicaments à la séparation des nanoparticules.
En utilisant la lumière d'un laser ou d'un projecteur de lumière à des intensités variant du visible à l'infrarouge, la nouvelle technique des chercheurs de l'UT pour reconfigurer le mouvement des nanomoteurs est efficace et simple dans sa fonction. Des nanomoteurs à vitesse réglable ont déjà fait l'objet de recherches en tant que vaisseaux d'administration de médicaments, mais l'utilisation de la lumière pour ajuster les mouvements mécaniques a des implications beaucoup plus larges pour les nanomoteurs et la recherche en nanotechnologie en général.
« La possibilité de modifier le comportement des nanodispositifs de cette manière, du passif à l'actif, ouvre la porte à la conception de machines autonomes et intelligentes à l'échelle nanométrique, ", a déclaré Fan.
Fan décrit le principe de fonctionnement des nanomoteurs électriques reconfigurables comme une analogie mécanique des transistors électriques, les éléments de base des puces électroniques dans les téléphones portables, des ordinateurs, ordinateurs portables et autres appareils électroniques qui basculent à la demande sur des stimuli externes.
"Nous avons testé avec succès notre hypothèse basée sur l'effet nouvellement découvert à travers une application pratique, ", a ajouté le fan.
"Nous avons pu distinguer les nanomatériaux semi-conducteurs et métalliques simplement en observant leurs différents mouvements mécaniques en réponse à la lumière avec un microscope optique conventionnel. Cette distinction a été faite de manière sans contact et non destructive par rapport aux mesures électriques destructives basées sur le contact."
La découverte de la lumière agissant comme un interrupteur pour ajuster les comportements mécaniques des nanomoteurs était basée sur l'examen des interactions de la lumière, un champ électrique et des nanoparticules semi-conductrices en jeu dans une solution à base d'eau.
Il s'agit de la dernière percée de Fan et de son équipe dans ce domaine. En 2014, ils ont développé le plus petit, nanomoteurs rotatifs les plus rapides et les plus durables jamais conçus.
