Новости химической науки > Наномоторы ускоряются

Нанороботы, которые могут быть введены в тело для удаления раковых клеток или удаления тромбов из закупоренных артерий уже не являются предметом обсуждения писателей-фантастов, а могут появиться в ближайшем будущем. Тем не менее, для управления такими наномашинами потребуются эффективные наномоторы.

Группа исследователей из Университетов Аризоны и Калифорнии разработали наностержни, способные плавать достаточно быстро. По словам Джозефа Ванга (Joseph Wang), одного из авторов работы, за одну секунду стержни могут преодолевать расстояние в 75 раз превышающее их собственные размеры, что приближается к скорости перемещения биологических наномоторов, включая двигательную систему жгутиковых бактерий.

Рисунок из Angew. Chem. Int. Ed., 2008, doi: 10.1002/anie.200803841

Первый простой пример применения наномоторов может заключаться в быстром транспорте фармацевтических препаратов к нужному месту организма или в направлении анализируемых молекул к микрочипу системы для анализа через микроканалы диагностического устройства. Однако, организация поступательного движения в жидкости представляет собой не столь простую задачу, как может показаться. Один из способов достижения этой цели заключается в создании нанопроводов, управляемых катализируемыми процессами. В отличие от макроскопических у наномоторов нет баков для горючего, «топливо» для их движения содержится в самой среде, в которой это движение происходит.

«Классическим» примером такой системы может являться нанотрубка из золота/платины, которая может перемещаться в «топливе» из пероксида водорода со скоростью 10-20 мкм/с. Ванг с коллегами существенно увеличил скорость перемещения этих моторов на основе наностержней, заставив их двигаться со скоростью 150 мкм/с. Такого ускорения удалось добиться, заменив золото на сплав золота с серебром.

Принцип работы наномотора таков: платиновый сегмент наностержня катализирует разложение перекиси водорода, которое в воде происходит с образованием молекулярного кислорода и ионов гидроксония. Платиновый фрагмент поглощает избыток электронов, которые переносятся к участку наностержня из сплава серебро-золото, катализирующему реакцию H₂O₂ с ионами гидроксония, приводящую к образованию воды. Выделение газообразного кислорода создает слабое течение, стимулирующее нанотрубку плыть в жидкости платиновым концом вперед.

По словам Ванга, сплав золота с серебром способствует ускорению переноса электронов, приводящее к увеличению скорости разложения топлива и большему ускорению движущегося наностержня, причем скорость перемещения может регулироваться за счет изменения состава сплава.

Источник: Angew. Chem. Int. Ed., 2008, doi: 10.1002/anie.200803841

метки статьи: #нанотехнологии, #новые материалы, #физическая химия, #химическая технология, #химия поверхности