Ученые создали нанодвигатель на воде

Новости

Американские и британские исследователи разработали соединение, кристаллы которого меняют свой размер в зависимости от влажности.

В исследовании, опубликованном в журнале Nature Materials, подробно описывается, как новый материал может работать в качестве молекулярного нанодвигателя, передает ria.ru

Испарение и конденсация воды — мощные процессы, энергия которых пока никак не используется. Ученые из Центра перспективных научных исследований Университета города Нью-Йорк вместе с шотландскими коллегами из Университета Стратклайда в Глазго собрали из простых биомолекул — трипептидов, материал, кристаллы которого расширяются и сжимаются в ответ на изменения влажности.

Авторы предлагают, что механическую энергию, производимую созданными ими морфогенными кристаллами, можно использовать в различных молекулярных машинах и устройствах.

Материал состоит из трехмерных блоков пептидов, в наноразмерных порах которых плотно связывается вода. Когда влажность понижается и достигает критического значения, вода выходит из пор, что приводит к сильному сжатию взаимосвязанной сети. Кристаллы при этом временно теряют свой упорядоченный узор, а когда влажность восстанавливается, возвращаются в первоначальную форму.

Такое жесткое и одновременно гибкое поведение кристаллов трипептидов объясняется тем, что их структура напоминает сетку, ячейки-поры которой заполнены водой. При этом процесс заполнения и осушения пор можно повторять до бесконечности — это своего рода наноразмерный вечный двигатель, чрезвычайно эффективный и экологически чистый.

Используя комбинацию лабораторных экспериментов и компьютерного моделирования, исследователи определили факторы, контролирующие срабатывание кристаллов.

«По сути, мы создали новый тип привода, который приводится в действие за счет испарения воды, — приводятся в пресс-релизе Центра перспективных научных исследований (ASRC) слова первого автора статьи Роксаны Пиотровска (Roxana Piotrowska). — Наблюдая за его активностью, мы смогли определить фундаментальные механизмы того, как реагирующие на воду материалы эффективно преобразуют испарение в механическую энергию».

Читать:   «Бюджетный» фанатский флагман Samsung Galaxy S21 FE действительно порадует ценой

Важной особенностью нового материала авторы считают то, что морфогенные кристаллы производят из тех же строительных блоков, из которых состоят белки, но они существенно проще, и их свойства можно точно настроить и рационально оптимизировать для каждого конкретного приложения.

«Прелесть использования биологических строительных блоков для создания этой новой технологии в том, что полученные кристаллы биосовместимые, биоразлагаемые и недорогие», — отмечает еще один автор исследования, директор ASRC Рейн Улийн (Rein Ulijn).

Авторы подчеркивают, что, зная механизм эффективного извлечения энергии испарения и превращения ее в движение, можно в будущем разработать самые разные приложения, такие как роботизированные нанокомплексы, механические микро- и наномашины.

Источник: https://point.md/ru/novosti/hi-tech/uchenye-sozdali-nanodvigatel-na-vode

Оцените статью
Никаких тайн - только полезные советы!
Добавить комментарий