Исследователи представили революционную инновацию в мире наномоторов - нанотурбину "ДНК-оригами". Это замечательное наноразмерное устройство способно получать энергию от градиентов ионов или электрического потенциала через нанопоры твердого тела, приводя турбину в механическое вращение. Нанотурбина "ДНК-оригами", отличающаяся оригинальным дизайном и конструкцией, имеет три хиральные лопасти, расположенные в миниатюрном 25-нанометровом каркасе и работающие внутри твердотельной нанопоры. Этот прорыв позволяет исследователям диктовать направление вращения - по или против часовой стрелки - путем создания двух хиральных турбин.
Нанотурбины: Движущая сила прогресса
Турбины, работающие на потоке, сыграли важнейшую роль в формировании нашего общества - от ветряных мельниц до самолетов. Они также играют важную роль в таких фундаментальных процессах, как FoF1-ATP-синтаза, вырабатывающая топливо для биологических клеток, и двигатель бактериального жгутика, приводящий бактерии в движение. Доктор Синь Ши, один из исследователей, участвовавших в этом новаторском проекте, поясняет:
"Наша нанотурбина имеет ротор диаметром 25 нанометров, изготовленный из материала ДНК, с лопастями, настроенными в правом или левом направлениях для управления направлением вращения. Для работы эта структура пристыковывается к сильному потоку воды, управляемому электрическим полем или разностью концентраций солей, из нанопоры - крошечного отверстия в тонкой мембране. Мы использовали нашу турбину для приведения в движение жесткого стержня со скоростью до 10 оборотов в секунду".
Уникальное вращение нанотурбины ДНК-оригамиОдним из наиболее интересных аспектов данного исследования является уникальная природа вращения нанотурбины ДНК-оригами. Ее поведение зависит от концентрации ионов, что позволяет ей вращаться по часовой стрелке или против нее в зависимости от концентрации ионов Na+ в растворе. Это эксклюзивное свойство, характерное для наноразмерной области, является результатом сложного взаимодействия между ионами, водой и ДНК.
Перспективы нанотехнологий
Полученные результаты, подкрепленные обширными молекулярно-динамическими исследованиями группы Алексея Аксиментьева из Университета Иллинойса и теоретическим моделированием Рамина Голестаняна из MPI Göttingen, способны произвести революцию в нанотехнологиях и открыть многочисленные возможности для их применения. Возможность управлять вращением нанотурбин с помощью концентрации ионов открывает путь к созданию передовых систем доставки лекарств и использования энергии солевых градиентов. В будущем с помощью ДНК-оригами можно будет создавать наномашины, способные доставлять лекарства к определенным типам клеток человеческого организма.
Доктор Синь Ши утверждает: "Мы создали собственные нанотурбины, способные приводить в движение нужные нам процессы". Этот прорыв способен изменить различные отрасли промышленности и привести к значительному прогрессу в области нанотехнологий.
