Los Investigadores proponen los photomotors modelo para el transporte rápido del nanoparticle

Los Científicos del Instituto de Moscú de la Física y de la Tecnología (MIPT), del Instituto de Semenov de la Física Química de la Academia de las Ciencias Rusa (ICP RAS), y del Instituto de Chuiko de la Química Superficial de la National Academy Of Sciences De Ucrania (ISC NASU) han propuesto un photomotor nanosized modelo del dipolo basado en el fenómeno de la redistribución causada por la luz de la carga. Accionado por un pulso del laser, este dispositivo minúsculo es capaz del movimiento dirigido a una velocidad de registro y es bastante potente llevar cierta carga. Las conclusión de la investigación fueron publicadas en el Gorrón de la Física Química.

“Las características sin precedentes de los photomotors del dipolo basados en nanoclusters del semiconductor ofrecen la perspectiva más que apenas de dirigir cierta escasez de la familia de translación de los photomotors. Estos dispositivos podrían real ser aplicados dondequiera que se requiera el transporte rápido del nanoparticle. En química y la física, podrían ayudar a desarrollar nuevo analítico y los instrumentos sintetizados, mientras que en biología y remedio podrían ser utilizados para entregar las drogas a los tejidos enfermos, mejoran estrategias de la terapia génica, y así sucesivamente,” dice a Profesor Leonid Trakhtenberg del Departamento de la Física Molecular y Química en MIPT, que es el arranque de cinta del equipo de investigación y del jefe del Laboratorio de Nanocomposites Funcional en ICP RAS.

Profesor Trakhtenberg colaboró con Profesor Victor Rozenbaum, que dirige el Departamento de la Teoría de los Sistemas de Nanostructured en ISC NASU, para desarrollar la teoría del transporte molecular photoinduced. Esta teoría proporciona a un marco para el diseño de los nanomachines, cuyo movimiento se puede controlar por un laser. Los científicos han establecido el lazo entre varios parámetros modelo (e.g., dimensiones de la partícula, el photoexcitation condiciona el Etc.) y la característica de rendimiento clave del dispositivo--su velocidad media.

Motores Brownianos

Los nanomotors Dirigidos tienen prototipos en naturaleza. Los organismos Vivos hacen uso de los dispositivos de la proteína impulsados por los procesos externos del desequilibrio de una diversa naturaleza, que se conocen como Brownianos, o de motores moleculares. Son capaces de convertir el movimiento Browniano al azar en el movimiento de translación, la reciprocación, o la rotación dirigida. Los motores Brownianos están implicados en la contracción del músculo, la movilidad de la célula (movilidad flagelar de bacterias), y el transporte intra e intercelular de organelos y las partículas relativamente grandes de las diversas substancias (e.g., fagocitosis, o “célula que come”, y eliminación de residuos metabólicos de la célula). Estos dispositivos operatorio con una eficacia asombroso alta que se acerca a 100%.

La “Comprensión de los mecanismos subyacentes de la operación de motores moleculares naturales nos permite no sólo replegarlos pero también diseñar los nuevos dispositivos artificiales multifuncionales muy eficientes que se podrían aplicar eventual en nanorobotics. Para la horma varias décadas, los investigadores y los representantes técnicos en diversos campos han estado trabajando juntos y han estado haciendo un cierto progreso real hacia el revelado de nanomachines controlables. Los resultados de su trabajo fueron reconocidos como logro altamente relevante y un avance importante en ciencia y tecnología, cuando el Premio Nobel 2016 En Química fue concedido “para el diseño y la síntesis de máquinas moleculares, “” dice a Profesor Rozenbaum.

Un motor Browniano operatorio cambiando entre por lo menos dos estados discretos, que se logra mediante reacciones químicas, la acción térmica, señales de la CA, o pulsaciones de luz. En este último caso, el dispositivo se refiere como photomotor.

Hace Aproximadamente diez años, un modelo fue desarrollado para describir el trabajo de un photomotor de translación del dipolo que operatorio debido al photoexcitation de la molécula (partícula) en un estado con un momento de dipolo diferente de ése en el estado de tierra. Cuanto más grande es la diferencia entre los momentos de dipolo totales del nanoparticle en los dos estados de energía, más alta es la velocidad media y la eficiencia del motor.

El accionar del Laser

El motor propuesto es activado por un pulso resonante del laser, que excita electrones en el nanocluster cilindro-dado forma del semiconductor que causa una separación de cargas y que da lugar a una acción recíproca electroestática entre la partícula y el substrato polar. Sujetar el nanocylinder a los pulsos resonantes periódicos del laser hace su energía potencial en el campo del substrato variar con el tiempo, que a su vez activa el movimiento dirigido (véase el diagrama).

Photomotors basó en nanoparticles inorgánicos supera sus contrapartes basadas molécula orgánica en términos de eficiencia y velocidad media. En un nanocluster cilindro-dado forma del semiconductor, el valor del momento de dipolo antes de que la irradiación esté cercana a cero, solamente el photoexcitation de un electrón del bulto a la superficie da lugar a un momento de dipolo enorme (aproximadamente 40 D para un cilindro con una altura de Ca 15 Å).

“Debido al hecho de que los parámetros del dispositivo se hayan optimizado, nuestro photomotor modelo propuesto basado en un nanocylinder del semiconductor se mueve a una velocidad de registro de 1 mm/s, que es aproximadamente tres modelos que similares de los órdenes de magnitud más rápidamente basados en las moléculas o las proteínas orgánicas del motor en organismos vivos,” los autores del estudio nos informó.

Fuente: Instituto de Moscú de la Física y de la Tecnología

Source:

Moscow Institute of Physics and Technology