نانوتوربینی ساخته شده که با آب و نمک به چرخش در می‌آید

محققان هلندی نانوتوربینی طراحی کردند که در آن از نانوحفره و DNA استفاده شده و با کمک گرادیان یون‌ها در محلول نمکی کار می‌کند.

کد خبر: ۱۱۰۷۷۹۵

پنجشنبه - ۱۱ آبان ۱۴۰۲ / November 02, 2023

به گزارش گروه دانشگاه خبرگزاری دانشجو، به نقل از ستاد فناوری نانو، محققان هلندی نانوتوربینی طراحی کردند که در آن از نانوحفره و DNA استفاده شده و با کمک گرادیان یون‌ها در محلول نمکی کار می‌کند.

یک تیم مشترک از محققان به رهبری پروفسورسس دکر از دانشگاه صنعتی دلفت، با همکاری محققان بین المللی، پیشرفت جالب توجهی در دنیای نانوموتور‌ها انجام داده‌اند. آن‌ها نوعی توربین نانویی از جنس DNA ساخته‌اند که می‌تواند یک پارادایم جدید در این حوزه باشد. این نانوموتور از گرادیان یون یا پتانسیل الکتریکی در دو طرف یک نانوحفره حالت جامد برای تامین انرژی توربین استفاده کرده و حرکت مکانیکی در آن ایجاد می‌کند.

آن‌ها با استفاده از یک نانولوله از جنس DNA با قطر ۲۵ نانومتر، که توسط جریان آب حرکت می‌کند تا ۲۰ چرخش در ثانیه را انجام می‌دهد. این نانوتوربین، چرخش حساس به یون داشته که ویژگی منحصر به‌فردی بوده و می‌توان از آن در حوزه‌هایی مانند تحویل دارو‌های هدفمند استفاده کرد.

از آنجایی که در این فناوری از اوریگامی DNA استفاده می‌شود، امکان کنترل طراحی کامل وجود دارد. یافته‌های این گروه تحقیقاتی در نشریه Nature Technology منتشر شده است.

شین شی از محققان این پروژه می‌گوید: «نانولوله ما دارای قطر ۲۵ نانومتری است که از DNA ساخته شده است و تیغه‌هایی برای کنترل جهت چرخش دارد. برای کار، این ساختار در یک جریان قرار می‌گیرد که اختلاف غلظت نمک و در نتیجه اختلاف میزان یون در آن وجود دارد. از یک غشاء دارای نانوحفره برای کنترل این گرادیان یونی استفاده می‌شود. با این چیدمان، توربین ما توانست با سرعت ۲۰ چرخش در ثانیه به حرکت در آید.»

یکی از جالب‌ترین اکتشافات این تحقیق، ماهیت منحصر به فرد چرخش DNA در این نانوتوربین است. رفتار آن تحت تأثیر غلظت یون قرار دارد که به توربین اجازه می‌دهد بسته به غلظت یون‌های +Na در محلول، در جهت عقربه‌های ساعت یا خلاف جهت عقربه‌های ساعت بچرخد. این ویژگی منحصر به فرد، ناشی از تعامل پیچیده بین یون‌ها، آب و DNA است.

این یافته‌ها، توسط شبیه‌سازی‌های دینامیک مولکولی گسترده در دانشگاه ایلینویز و الگوسازی نظری توسط رامین گلستانیان پشتیبانی شده است.