Investigadores de la Escuela de Ingeniería Cockrell en la Universidad de Texas en Austin han construido el más pequeño, rápido y eficiente motor sintético hasta la fecha.

Este nanomotor es un paso importante hacia el desarrollo de máquinas en miniatura que algún día podrían moverse a través del cuerpo para administrar insulina a los diabéticos o tratar células cancerosas sin dañar las células sanas .

Con el objetivo de suministrar energía a estos dispositivos por inventar, los ingenieros de la UT Austin se centraron en la construcción de un nanomotor fiable de ultra alta velocidad que puede convertir la energía eléctrica en movimiento mecánico en una escala 500 veces más pequeña que un grano de sal.

La profesora asistente de ingeniería mecánica Donglei 'Emma' Fan dirigió un equipo de investigadores en el exitoso diseño, montaje y pruebas de un nanomotor de alto rendimiento en un entorno no-biológico. El nanomotor de tres partes puede mezclar y bombear rápidamente bioquímicos para moverse a través de líquidos, lo cual es importante para aplicaciones futuras. El estudio ha sido publicado en Nature Communications.

Altas prestaciones

Fan y su equipo son los primeros en alcanzar la meta muy difícil de diseñar un nanomotor con un poder de conducción de gran tamaño.

Con todas sus dimensiones menores de 1 micrómetro de tamaño, el nanomotor podría meterse dentro de una célula humana y ser capaz de funcionar 15 horas a una velocidad de 18.000 RPM (revoluciones por minuto), la potencia de un motor de avión a reacción. Los nanomotores comparables funcionan significativamente más lentamente, a partir de 14 RPM a 500 RPM, y sólo han funcionado durante unos segundos hasta unos cuantos minutos.

Con todas sus dimensiones menores de 1 micrómetro de tamaño, el nanomotor podría meterse dentro de una célula humanaDe cara al futuro, los nanomotores podrían avanzar en el campo de los sistemas nanoelectromecánicos (NEMS), un área centrada en el desarrollo de máquinas en miniatura que son más eficientes energéticamente y menos costosas de producir. En un futuro próximo , los investigadores creen que sus nanomotores podrían proporcionar un nuevo enfoque para la administración de fármacos controlada para las células vivas.

Los investigadores se centraron en dos temas principales para los nanomotores hasta el momento: el montaje y los controles. El equipo construyó y operó el nanomotor utilizando una técnica pendiente de patente que Fan inventó mientras estudiaba en la Universidad Johns Hopkins. La técnica se basa en campos eléctricos de corriente alterna y continua para ensamblar partes del nanomotor una por una.

En los experimentos , los investigadores utilizaron la técnica para convertir el encendido y apagado del nanomotor e impulsar la rotación en sentido horario o antihorario. Los investigadores encontraron que podían colocar las nanomotores en un patrón y moverlos de forma sincronizada, lo que los hace más poderosos y les da más flexibilidad.

Fan y su equipo planean desarrollar nuevos controles mecánicos y sensores químicos que pueden ser integrados en los dispositivos nanoelectromecánicos.