Os motores estão em toda parte em nosso dia-a-dia – de carros a máquinas de lavar. Um campo científico futurista está trabalhando em motores minúsculos que podem alimentar uma rede de nanomáquinas e substituir algumas das fontes de energia que usamos nos dispositivos hoje.
Em uma nova pesquisa publicada recentemente no ACS Nano , pesquisadores da Escola de Engenharia Cockrell da Universidade do Texas em Austin criaram o primeiro nanomotor óptico de estado sólido. Todas as versões anteriores desses motores acionados por luz residem em algum tipo de solução, que restringiu seu potencial para a maioria das aplicações do mundo real.

"A vida começou na água e acabou se movendo em terra", disse Yuebing Zheng, professor associado do Departamento de Engenharia Mecânica Walker. "Fizemos esses micronanomotores que sempre viveram em solução trabalhar em terra, em estado sólido."

Os pesquisadores imaginam esses motores alimentando uma variedade de coisas. O movimento giratório pode pegar poeira e outras partículas, tornando-o útil para a medição da qualidade do ar. Eles poderiam impulsionar dispositivos de entrega de drogas no corpo humano. E eles poderiam alimentar pequenos drones para vigilância e medições, bem como outros miniveículos.

O novo motor tem menos de 100 nanômetros de largura e pode girar em um substrato sólido sob iluminação leve. Ele pode servir como um motor sem combustível e sem engrenagens para converter luz em energia mecânica para vários sistemas micro/nano-eletromecânicos de estado sólido.

Colocar esses nanomotores em terra e fora da água, por assim dizer, evita o Movimento Browniano, um dos maiores obstáculos que impedem a implementação desses dispositivos. Isso acontece quando as moléculas de água tiram esses pequenos motores de sua rotação. Quanto menor o motor, mais forte esse movimento se torna. Remover a solução do lado da equação elimina esse problema inteiramente.

Os nanomotores fazem parte de um grande e crescente campo de fontes de energia em miniatura. Eles servem como um meio termo em escala entre as máquinas moleculares na extremidade menor e os micromotores na extremidade maior.

O campo é de imenso interesse, mas, neste momento, os pesquisadores ainda estão tentando descobrir a ciência fundamental para tornar esses minúsculos motores mais viáveis ​​por meio de maior eficiência.

A razão pela qual os cientistas estão tão entusiasmados com a criação desses minúsculos motores é que eles imitam algumas das estruturas biológicas mais importantes. Na natureza, esses motores impulsionam a divisão das células e as ajudam a se mover. Eles se combinam para ajudar os organismos a se moverem.

"Os nanomotores nos ajudam a controlar com precisão o nanomundo e criar coisas novas que queremos para o nosso mundo real", disse Jingang Li, Ph.D. graduado do grupo de Zheng e o principal autor deste estudo.

Ao retirar esses motores da solução e colocá-los em chips, eles têm o potencial de substituir as baterias em alguns casos, usando apenas luz para gerar movimento mecânico e dispositivos de energia.

Este avanço surge de um novo design:uma fina camada de material de mudança de fase no substrato. O filme fino pode sofrer uma mudança local e reversível da fase sólida para uma fase quase líquida quando exposta à luz. Essa mudança de fase pode reduzir a força de atrito dos nanomotores e acionar a rotação.

Esta foi a primeira demonstração da equipe dos motores usando nanopartículas. No futuro, os pesquisadores continuarão aprimorando sua criação, trabalhando para melhorar o desempenho, tornando-os mais estáveis ​​e controláveis, o que leva à conversão de luz em energia mecânica em taxas mais altas. + Explorar mais

Microdrones com nanomotores movidos a luz