最小かつ最速のナノモーター:1ミクロン、18,000 RPM





テキサス大学オースティン校の専門家が世界最小かつ最速の人工モーターを組み立てました。 開発者によると、1マイクロメートルのモーターが15時間回転し、18,000 RPM(毎秒300回転)に加速しました。 総回転数は240,000を超えました。このようなエンジンの以前のモデルは、わずか数分で5000 RPMしか回転しなかったため、これは大きな成果です。



ナノモーターは3つの基本的なコンポーネントで構成されています。小さなAu / Ni / Auワイヤは、ローターのように機能し、Au / M / Crマグネット上に配置され、4つの微小電極がペアで接続された四重極システムを備えています。 それらは固定子の役割を果たします。 磁石では、Mはニッケルやコバルトなどの磁性材料です。 金の最上層は、ローターの磁気吸引力を変更するために、磁石とナノワイヤ間の距離を調整するために使用されます。



3層マグネットは、システムの重要なコンポーネントです。 磁気吸引力は非常に正確に調整されているため、磁石はワイヤをベースに引っ張ることができますが、その回転を防ぐことはできません。



エンジニアは、ナノモーターの自動組み立てとその動きの制御という2つの重要な問題を解決することができました。 アセンブリは新しい「電動ピンセット」技術を使用して実行され、ナノ粒子を任意の経路に沿って150 nmの精度で基板に配置し、脈流の角度と速度を制御できます(図cを参照)。







実験により、ナノモーターの傾斜角をリモートで変更し、ローターの回転速度を制御できることが示されました。 モーターのグループを同時に管理することを含みます。 回転速度は電界強度の二乗に直接依存します。



効率的なナノモーターの開発は、将来医療操作を行うナノ電気機械システム(NEMS)の作成に向けた最も重要なステップです。 たとえば、テキサス大学オースティン校が示すように、人体内に薬物を注入したり、病気の細胞を検索して体内から除去したりします。







科学者は、設計の信頼性を評価するために、純粋に実験のために最大回転速度がチェックされたことを強調しています。 実際には、体内で非常に急速に回転する金属部品が有益であるとは考えにくい。



科学研究は、Nature Communications誌の4月号に掲載されました( ミラー )。






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