(PhysOrg.com) -- In een recente studie, onderzoekers hebben de mogelijkheid onderzocht om een ​​nanostaafje op het wateroppervlak te laten rollen. Op macroschaal, misschien is de dichtstbijzijnde analogie de sport van logrolling, waarin twee deelnemers het langst proberen te balanceren op een boomstam terwijl de boomstam op het water rolt. Echter, terwijl het macrologboek rolt omdat de concurrenten erop lopen, de nanostaaf zou rollen door elektrisch gepolariseerd te worden door een lichtstraal.

De onderzoekers, Lela Vuković en Petr Král van de Universiteit van Illinois in Chicago, hebben een model ontwikkeld van zo'n nanostaaf die op water rolt. Met behulp van moleculaire dynamische simulaties, de wetenschappers lieten zien hoe nanostaafjes met een diameter van 3-10 nanometer op water kunnen rollen met translatiesnelheden tot 5 nanometer per nanoseconde. Hun studie is gepubliceerd in een recent nummer van Fysieke beoordelingsbrieven .

"Het verplaatsen van nano-objecten op vloeistoffen is misschien eenvoudiger dan het verplaatsen van macroscopische objecten vanwege de irrelevantie van de zwaartekracht, ” vertelde Vuković PhysOrg.com . “Wij zijn de eerste groep die het idee van het rollen van nanostaafjes op lucht/vloeistof-interfaces serieus heeft onderzocht. Onze simulaties van rollende nanostaafjes bevestigen dat men in principe dezelfde of vergelijkbare principes kan gebruiken die de natuur gebruikt, waar waterspinnen en zelfs sommige hagedissen op vloeistoffen kunnen lopen.”

Om de nanostaaf op water te rollen, de wetenschappers legden uit hoe ze het oppervlak van de nanostaaf konden opladen met een lichtstraal die gekanteld was ten opzichte van het wateroppervlak. Het licht prikkelt de chromoforen van de nanostaaf, dat zijn de delen van moleculen die fotonen absorberen. Dan worden de gepolariseerde chromoforen van de nanobuis aangetrokken door de zeer polaire moleculen van het water, waardoor de nanostaaf gaat rollen. Door de tijd dat de lichtstraal de chromoforen bereikt te matchen met de rotatiesnelheid van de nanostaafjes, de onderzoekers toonden theoretisch aan dat ze de nanostaaf in een gestaag tempo zouden moeten kunnen laten rollen.

Zoals de wetenschappers hebben uitgelegd, de nanostaaf moet goed genoeg aan het wateroppervlak koppelen om te worden voortgestuwd met minimale slip, maar niet te veel zodat het diep begraven raakt en veel water moet duwen om te bewegen. Om te bepalen hoe de nanostaaf het meest efficiënt kan rollen, de wetenschappers analyseerden de chemie op het grensvlak tussen nanostaafjes en water.

In hun model de onderzoekers stelden ook vast dat de nanostaaf in staat zou moeten zijn om objecten eraan te trekken terwijl hij over het water rolt. Dit vermogen zou het systeem een ​​mogelijke kandidaat kunnen maken voor het transporteren van vracht op nanoschaal op cellulair niveau, die nuttig kunnen zijn in biologische toepassingen, zoals manipulatie van grote eiwitten.

"Mogelijk, we kunnen ons een reeks nano-objecten voorstellen die synchroon kunnen worden bestuurd op vloeibare oppervlakken, ' zei Král. “Deze objecten kunnen verschillende toepassingen hebben in detectie, of materiaalvoorbereiding. We kunnen de nanostaafjes ook gebruiken om autonoom lading over de vloeistofoppervlakken te slepen. Ze kunnen kleine netten zoals vissersboten voorbereiden op nieuwe soorten toepassingen. We zullen waarschijnlijk meer weten over de echte mogelijkheden van deze systemen nadat onze eerste experimenten in de nabije toekomst zullen zijn gedaan.

Copyright 2009 PhysOrg.com.
Alle rechten voorbehouden. Dit materiaal mag niet worden gepubliceerd, uitzending, geheel of gedeeltelijk herschreven of herverdeeld zonder de uitdrukkelijke schriftelijke toestemming van PhysOrg.com.