Найменший і найшвидший наномотор: 1 мкм, 18,000 RPM

Експерти з Університету Техасу в Остіні зібрали найбільш оптимальний і швидкий штучний двигун світу. Згідно з розробниками, двигуном 1 мікрометра обертається до 15 годин на швидкості 18,000 RPM (300 об/хв), закінчуючи більше 240 000 циклів. Це значне досягнення, оскільки попередні моделі таких двигунів обертаються не більше 5000 РПМ протягом декількох годин.

Наномотори виготовляються з трьох базових компонентів: крихітний дріт Au/Ni/Au працює як ротор, розташований на магніті Au/M/Cr з чотири мікроелектроди, підключених в пари. Вони грають роль статора. В магніті М є магнітним матеріалом, такими як нікель і кобальт. Верхній шар золота використовується для регулювання відстані між магнітом і нанопровідом для зміни магнітного атракціону на роторі.

Тришаровий магніт є ключовим компонентом системи. Магнітний атракціон регулюється таким чином, що магніт здатний витягти дріт до основи, але не так сильно заважати його обертання.

Інженери змогли вирішити дві ключові проблеми: автоматична збірка наномоторів і контроль їх руху. Збірка була проведена за допомогою нової методики «електричних водопровідників», яка дозволяє наночастинок розміщуватися в підкладці вздовж довільних траєкторій з точністю 150 нм, контролювати їх кут і швидкість в пульсуючому струмі (див. ілюстрацію c).



Експеримент показав, що можна дистанційно змінити кут нахилу наномоторів і контролювати швидкість обертання роторів. Включаючи одночасно управління групою двигунів. Швидкість обертання залежить безпосередньо від площі потужності електричного поля.

Розробка ефективних наномоторів є важливим кроком до створення наноелектромеханічних систем (НЕМС), які в майбутньому будуть виконувати медичні операції. Наприклад, ін'єкційні препарати всередині тіла людини, або навіть виглядають і знімати хворі клітини з організму, як ілюстровані в ілюстрації з Університету Техаса в Остану.



Вчені підкреслюють, що максимальна швидкість обертання була протестована чисто заради експерименту, щоб оцінити надійність дизайну. На практиці такі швидко обертаються металеві деталі всередині тіла навряд чи стануть вигідними.

Папір опубліковано в квітні випуску журналу Nature Communications (mirror).

Джерело: habrahabr.ru/post/223569/