(Phys.org) - motores Nanoscale, como suas contrapartes em macroescala, pode ser construído para funcionar com uma variedade de combustíveis químicos, como o peróxido de hidrogênio e outros. Mas, ao contrário dos motores em macroescala, alguns nanomotores também podem funcionar sem combustível, em vez disso, sendo alimentado por campos magnéticos ou acústicos. Em um novo jornal, pesquisadores demonstraram pela primeira vez um nanomotor que pode funcionar em campos magnéticos e acústicos, tornando-o o primeiro nanomotor isento de combustível híbrido magneto-acústico.

Os pesquisadores, liderado pelo professor Joseph Wang da Universidade da Califórnia, San Diego, publicaram um artigo sobre a nova classe de nanomotores em uma edição recente da Nano Letras . Como os campos magnéticos e acústicos são biocompatíveis e comumente usados ​​na medicina, os nanomotores sem combustível podem ser especialmente úteis para aplicações biomédicas.

O nanomotor pode responder a ambos os tipos de campos devido ao seu design bissegmentado:o segmento do nanorod de ouro responde ao ultrassom, e o segmento magnético nanohelical responde a campos magnéticos. Todo o dispositivo tem aproximadamente 3000 nm (3 µm) de comprimento.

Como explicam os pesquisadores, o uso de diferentes campos para alimentar um único dispositivo oferece o potencial para uma rápida reconfiguração da operação do dispositivo. Por exemplo, alternar entre os dois campos diferentes muda rapidamente a direção do movimento porque os campos atuam em extremidades opostas do dispositivo. Além disso, ajustar a amplitude das ondas de ultrassom ou a frequência do campo magnético permite a regulação rápida da velocidade, enquanto a aplicação de um campo magnético rotacional induz um torque que resulta em um movimento de saca-rolhas.

Usar campos em vez de combustível para gerar energia também dá ao nanomotor a vantagem de ser capaz de operar em ambientes altamente iônicos, como água do mar e sangue. Esses meios normalmente interferem com os mecanismos de propulsão de nanomotores alimentados quimicamente, que muitas vezes dependem do movimento induzido por campo elétrico da eletroforese.

Quando vários dos novos nanomotores são colocados nas proximidades, os pesquisadores descobriram que eles exibem um comportamento de enxame semelhante ao comportamento coletivo visto em alguns sistemas biológicos, como cardumes de peixes. Os pesquisadores observaram três estados diferentes de comportamento coletivo comutável, dependendo do campo aplicado:agregação estável apenas com ultrassom, movimento direcional de enxame apenas com campos magnéticos, e um vórtice de enxame rodopiante com ambos os campos.

No futuro, o amplo escopo de operações oferecido pelas atuações magnéticas e acústicas pode levar a uma possibilidade ainda mais intrigante:nanoveículos inteligentes que se reconfiguram autonomamente em resposta a mudanças no ambiente ou em seu próprio desempenho para cumprir uma missão predeterminada. Essa capacidade pode ser especialmente útil para aplicações biomédicas, como imagem, entrega de drogas, e diagnóstico. Outras aplicações podem incluir a manipulação e montagem em nanoescala no campo mais amplo de nanomáquinas artificiais.

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