Os Pesquisadores propor os photomotors modelo para o transporte rápido do nanoparticle

Os Cientistas do Instituto de Moscovo da Física e da Tecnologia (MIPT), do Instituto de Semenov da Física Química da Academia do Russo de Ciências (ICP RAS), e do Instituto de Chuiko da Química De Superfície da Academia Nacional das Ciências de Ucrânia (ISC NASU) propor um photomotor nanosized modelo do dipolo baseado no fenômeno da redistribução luz-induzida da carga. Provocado por um pulso do laser, este dispositivo minúsculo é capaz do movimento dirigido em uma velocidade gravada e é poderoso bastante levar uma determinada carga. Os resultados da pesquisa foram publicados no Jornal da Física Química.

“As características inauditas dos photomotors do dipolo baseados em nanoclusters do semicondutor oferecem a perspectiva mais do que apenas de endereçar alguma escassez da família translational dos photomotors. Estes dispositivos poderiam realmente ser aplicados onde quer que o transporte rápido do nanoparticle é exigido. Na química e na física, poderiam ajudar a desenvolver analítico novo e os instrumentos sintéticos, quando na biologia e na medicina poderiam ser usados para entregar drogas aos tecidos doentes, melhoram estratégias da terapia genética, e assim por diante,” diz o Prof. Leonid Trakhtenberg do Departamento da Física Molecular e Química em MIPT, que é o líder da equipa de investigação e da cabeça do Laboratório de Nanocomposites Funcional em ICP RAS.

O Prof. Trakhtenberg colaborou com o Prof. Viktor Rozenbaum, que dirige o Departamento da Teoria de Sistemas de Nanostructured em ISC NASU, para desenvolver a teoria do transporte molecular photoinduced. Esta teoria fornece uma estrutura para o projecto dos nanomachines, cujo o movimento pode ser controlado por um laser. Os cientistas estabeleceram o relacionamento entre diversos parâmetros modelo (por exemplo, dimensões da partícula, o photoexcitation condiciona Etc.) e a característica de desempenho chave do dispositivo--sua velocidade média.

Motores Brownian

Os nanomotors Dirigidos têm protótipos na natureza. Os organismos Vivos utilizam os dispositivos da proteína conduzidos pelos processos externos do desequilíbrio de uma natureza diferente, que são sabidos como Brownian, ou de motores moleculars. São capazes de converter o movimento Brownian aleatório no movimento translational, no reciprocation, ou na rotação dirigida. Os motores Brownian são envolvidos na contracção do músculo, a mobilidade da pilha (mobilidade flagelante das bactérias), e o transporte intra e intercellular dos organelles e partículas relativamente grandes de várias substâncias (por exemplo, fagocitose, ou “pilha que comem”, e eliminação de restos da produção metabólicos da pilha). Estes dispositivos operam-se com surpreendente uma eficiência elevada que aproxima 100%.

“Compreender os mecanismos subjacentes do funcionamento dos motores moleculars naturais permite-nos de replicate não somente os mas de projectar igualmente os dispositivos artificiais multifuncionais altamente eficientes novos que poderiam eventualmente ser aplicados no nanorobotics. Para as últimas várias décadas, os pesquisadores e os coordenadores em vários campos têm trabalhado junto e têm feito algum progresso real para a revelação de nanomachines verificáveis. Os resultados de seu trabalho foram reconhecidos como uma realização altamente relevante e um avanço significativo na ciência e na tecnologia, quando o Prémio Nobel 2016 na Química foi concedido “para o projecto e a síntese de máquinas moleculars, “” diz o Prof. Rozenbaum.

Um motor Brownian opera-se comutando entre pelo menos dois estados discretos, que é conseguida por meio das reacções químicas, da acção térmica, dos sinais da C.A., ou das pulsações de luz. Neste último caso, o dispositivo é referido como um photomotor.

Aproximadamente dez anos há, um modelo foi desenvolvido para descrever o trabalho de um photomotor translational do dipolo que operasse devido ao photoexcitation da molécula (partícula) em um estado com um momento de dipolo diferente daquele no estado à terra. Maior a diferença entre os momentos de dipolo totais do nanoparticle nos dois estados de energia, mais alta a velocidade média e a eficiência do motor.

Provocação do Laser

O motor propor é activado por um pulso ressonante do laser, que excite elétrons no nanocluster cilindro-dado forma do semicondutor que causa uma separação de cargas e que causa uma interacção electrostática entre a partícula e a carcaça polar. Sujeitar o nanocylinder aos pulsos ressonantes periódicos do laser faz com que sua energia potencial no campo da carcaça varie com tempo, que permite por sua vez o movimento dirigido (veja o diagrama).

Photomotors baseou em nanoparticles inorgánicos outperform suas molécula orgânica contrapartes baseadas em termos da eficiência e da velocidade média. Em um nanocluster cilindro-dado forma do semicondutor, o valor do momento de dipolo antes que a irradiação esteja próxima a zero, mas o photoexcitation de um elétron do volume à superfície causa um momento de dipolo enorme (aproximadamente 40 D para um cilindro com uma altura de Ca 15 Å).

“Devido ao facto de que os parâmetros do dispositivo estiveram aperfeiçoados, nosso photomotor modelo propor baseado em um nanocylinder do semicondutor move-se em uma velocidade gravada de 1 mm/s, que é aproximadamente três modelos do que similares dos ordens de grandeza mais rapidamente baseados em moléculas ou em proteínas orgânicas do motor em organismos vivos,” os autores do estudo disse-nos.

Source: Instituto de Moscovo da Física e da Tecnologia

Source:

Moscow Institute of Physics and Technology