دانشمندان دانشگاه ماینتس در آلمان که پشت این اختراع هستند، از این موتور استفاده خاصی ندارند. اما این یک تصویر خوب از این است که چگونه ما قادر به تکرار دستگاه‌های روزمره که به آنها اعتماد می‌کنیم در یک مقیاس ریز هستیم. این امر راه را برای برخی از فرصتهای مهیج در آینده، به ویژه در استفاده از نانوروبات‌ها در پزشکی باز می‌کند، که می‌توانند برای رها کردن داروهای هدفمند یا حتی مقابله با بیماری‌هایی مانند سرطان به داخل بدن فرستاده شوند.
فناوری نانو با اشیاء فوق العاده کوچکی معادل با یک میلیاردم متر اندازه سر و کار دارد، که به نظر می‌رسد مقیاسی ریزتر از آن باشد که بتوان ماشین آلات را در آن ابعاد ساخت. اما اندازه در ارتباط با میزان نزدیکی شما به یک شیء است. ما نمی توانیم چیزهایی را در مقیاس نانو با چشم غیر مسلح ببینیم، همان طور که نمی توان سیارات بیرونی منظومه شمسی را دید. از فناوری نانو می‌توان برای ایجاد موتور از یک مولکول منفرد استفاده کرد که می‌تواند بدون هیچ اصطکاکی بچرخد. با این وجود اگر بزرگ نمایی کنیم - برای یک تلسکوپ جهت دیدن سیارات یا میکروسکوپ الکترونی قدرتمند برای دیدن نانو اشیاء – و سپس فریم مرجع را تغییر دهیم آن گاه همه چیز بسیار متفاوت به نظر می‌رسد.
با این حال، حتی پس از نگاهی دقیق‌تر، ما هنوز نمی‌توانیم با استفاده از ابزارهای مهندسی معمول، ماشین آلات را در مقیاس نانو بسازیم. در حالی که ماشینهای معمولی مانند موتورهای احتراق داخلی در بیشتر اتومبیلها طبق قوانین فیزیکی که توسط اسحاق نیوتن وضع شده است عمل می‌کنند، چیزهایی که در مقیاس نانو هستند از قوانین پیچیده‌تر مکانیک کوانتومی پیروی می‌کنند. از این رو ما به ابزارهای مختلفی نیاز داریم که دنیای کوانتومی را در نظر می‌گیرند تا بتوانند اتمها و مولکولها را به گونه‌ای دستکاری کنند که از آنها به عنوان بلوک‌های ساختاری برای نانوماشینها استفاده شود. در اینجا چند دستگاه کوچک دیگر معرفی می‌شود که می‌توانند تأثیر بزرگی در این رابطه داشته باشند.
موتور گرافنی برای نانوروبات‌ها
شکل: برآمدگی گرافنی. انجمن شیمی آمریکا
محققان سنگاپور به تازگی یک موتور ساده اما نانو اندازه ساخته شده از یک قطعه گرافن بسیار الاستیک را به نمایش گذاشتند. گرافن یک صفحه دو بعدی از اتم های کربن است که از مقاومت مکانیکی استثنایی‌ای برخوردار است. قرار دادن مقداری مولکول کلر و فلوئور در شبکه گرافن و شلیک یک لیزر به آن باعث انبساط ورق می‌شود. روشن و خاموش کردن سریع لیزر باعث می شود که پمپ گرافن مانند پیستون در موتور احتراق داخلی به جلو و عقب برود.
محققان فکر می‌کنند که این نانو موتور گرافن می‌تواند برای توانمند سازی روبات‌های ریز مورد استفاده قرار گیرد، به عنوان مثال برای حمله به سلول‌های سرطانی در بدن. یا این که می‌تواند در به اصطلاح "آزمایشگاه بر روی تراشه" مورد استفاده قرار گیرد - دستگاهی که عملکرد آزمایشگاه شیمی را به یک بسته کوچک ریز منتقل می‌کند که از جمله از آن می‌توان برای آزمایش سریع خون استفاده کرد.
نانو روتور بدون اصطکاک
روتورهایی که در ماشین‌هایی مانند موتورهای هواپیما و فن‌ها حرکت می‌کنند، معمولاً از اصطکاک رنج می‌برند، که عملکرد آنها را محدود می‌کند. از فناوری نانو می‌توان برای ایجاد موتور از یک مولکول منفرد استفاده کرد که می‌تواند بدون هیچ اصطکاک بچرخد. روتورهای عادی مطابق با قوانین نیوتن با هوا در تعامل هستند زیرا دور خود می‌چرخند و اصطکاک را تجربه می کنند. اما، در مقیاس نانو، روتورهای مولکولی از قانون کوانتومی پیروی می‌کنند، به این معنی که آنها به به همان نحو با هوا تعامل نمی‌کنند و بنابراین اصطکاک بر عملکرد آنها تأثیر نمی‌گذارد.طبیعت قبلاً به ما نشان داده است که وجود موتورهای مولکولی امکان پذیر است. پروتئین‌های خاصی می‌توانند با استفاده از مکانیسم چرخشی نیرو گرفته از انرژی شیمیایی حرکت و جابجایی‌ای را در طول سطح ایجاد کنند. این پروتئین‌های حرکتی همان چیزی هستند که باعث انقباض سلول‌ها می شوند و بنابراین مسئولیت حرکات عضلات ما را به عهده دارند.
محققان آلمان اخیراً با قرار دادن مولکولهای متحرک در داخل یک سوراخ شش ضلعی معروف به نانوپور (نانو سوراخ) در قطعه نازک نقره، از ایجاد روتور مولکولی خبر دادند. موقعیت و حرکت مولکولها به این معنی بود که آنها مانند روتور شروع به چرخش در اطراف سوراخ کردند. باز هم، از این شکل از نانو موتور می‌توان برای توان دادن به یک روبات ریز در اطراف بدن استفاده کرد.
نانو موشک‌های کنترل شونده
یک موشک سریع‌ترین وسیله نقلیه انسان است که می‌تواند آزادانه در سراسر جهان حرکت کند. چند گروه از محققان اخیراً با ترکیب نانو ذرات با مولکولهای بیولوژیکی، یک نسخه نانویی از موشک با کنترل از راه دور با سرعت بالا را ساخته اند.در یک مورد، بدنه این موشک از یک دانه پلی استایرن پوشش داده شده با طلا و کروم ساخته شده است. این بدنه به چندین مولکول "موتور کاتالیزوری" با استفاده از رشته‌های DNA وصل شد. هنگامی که در محلول پراکسید هیدروژن قرار گرفت، مولکولهای موتور باعث ایجاد یک واکنش شیمیایی شدند که حباب اکسیژن تولید می‌کرد و موشک را مجبور به حرکت در جهت مخالف می‌نمود. این امر راه را برای برخی از فرصتهای مهیج در آینده، به ویژه در استفاده از نانوروبات‌ها در پزشکی باز می‌کند، که می‌توانند برای رها کردن داروهای هدفمند یا حتی مقابله با بیماری‌هایی مانند سرطان به داخل بدن فرستاده شوند. درخشش پرتو نور ماوراء بنفش در یک طرف موشک باعث می‌شد DNAها از هم جدا شوند، و موتورها را جدا کرده و جهت حرکت راکت را تغییر دهند. محققان امیدوارند موشک را توسعه دهند تا بتواند در هر محیطی مورد استفاده قرار گیرد، برای مثال برای انتقال مواد دارویی به یک منطقه هدف از بدن.
وسایل نقلیه مغناطیسی نانویی برای حمل مواد دارویی
گروه تحقیقاتی خود من از جمله کسانی بودند که به روش ساده‌ای دست یافتند برای انتقال مواد دارویی از میان بدن، که در حال حاضر این روش با نانو ذرات مغناطیسی کشف شده کار می‌کند. داروها به یک ساختار پوسته مغناطیسی تزریق می‌شوند که می‌تواند در حضور گرما یا نور منبسط شود. این بدان معنی است که پس از وارد شدن به بدن، می توان آنها را با استفاده از آهن ربا به منطقه مورد نظر هدایت کرد و سپس برای گسترش و ترشح داروی خود آنها را با گرما یا نور فعال کرد.این فناوری همچنین برای تصویر برداری پزشکی مورد مطالعه قرار می‌گیرد. ایجاد نانو ذرات برای تجمع در برخی از بافت‌ها و سپس اسکن بدن با تصویر برداری با رزونانس مغناطیسی (MRI) می‌تواند به برجسته سازی مشکلاتی مانند دیابت کمک کند.
منبع: تاپاس سن - University of Central Lancashire
