Создан нанодвигатель, способный вращаться со скоростью 150 тысяч оборотов в минуту

Ученые из американского Национального института стандартов и технологий (National Institute of Standards and Technology, NIST) обнаружили, что золотые наночастицы, имеющие строго определенную форму, погруженные в воду могут вращаться на огромной скорости под воздействием высокочастотных ультразвуковых волн. Произведенные измерения показали, что скорость вращения составляет 150 тысяч оборотов в минуту и это приблизительно в десять раз больше, чем скорость вращения предыдущего нанодвигателя-рекордсмена. Следует отметить, что данное достижение может привести к созданию достаточно мощных нанодвигателей, которые можно будет применять в медицине, в области скоростной механической обработки и для высококачественного смешивания различных материалов.

В направлении создания нанодвигателей ученым удалось добиться за последние годы достаточно серьезных успехов. Эти двигатели стали еще более меньшими, более надежными и более мощными. А технологий приведения их в действие насчитывается великое множество - электричество, магнитные поля, свет, ультразвук, электромагнитные волны и т.п.

Предыдущие исследования, проведенные учеными NIST, показали, что комбинация магнитных полей и ультразвука может использоваться для управления вращением и перемещением крошечных наноцилиндров. Эксперименты подтвердили теоретические расчеты, но никто не смог точно определить, как быстро вращались эти наноцилиндры. И недавно ученые нашли метод измерения, который показал, что наноцилиндры, погруженные в воду, вращаются со скоростью 150 тысяч оборотов в минуту.

Для того, чтобы измерить скорость вращения нанодвигателя, который представляет собой золотой пруток длиной 2 микрона и диаметром 300 нанометров, ученые использовали крошечные наночастицы из пластика, напоминающего пенопласт. Смесь из золотых наноцилиндров и пластиковых частиц была помещена в воду над поверхностью ультразвукового излучателя. Излучатель генерировал звуковые волны, частотой в 3 МГц, нанодвигатели начинали вращаться, создавая вихри в окружающей их воде, которые, в свою очередь, подхватывали пластиковые наночастицы. Используя сложные расчеты, учитывающие размеры, скорость вращения пластиковых частиц и их удаление от нанодвигателя, ученые вычислили скорость вращения самого нанодвигателя.

В настоящее время исследователи из NIST выяснили, что для того, чтобы получить требующуюся скорость вращения, необходимо очень точно выдержать размеры наноцилиндров. Даже малейшее отклонение от вышеприведенных размеров является причиной достаточно большого отклонения скорости вращения нанодвигателя. В настоящее время исследователи занимаются том, чтобы точно определить то, что заставляет вращаться наноцилиндры под воздействием ультразвуковых колебаний. И лишь после этого можно будет думать о практическом применении обнаруженного учеными эффекта.