Ученые создали микроскопический двигатель на поверхности воды

Исследователи из Технологического института Карлсруэ (KIT) и Сучжоуского института нанотехнологий и нанобионики (SINANO) Китайской академии наук разработали способ вращать крошечные объекты на поверхности воды без электричества, магнитов или химикатов. Результаты их работы опубликованы в журнале Science Advances. Об этом пишет издание Phys.org.

В основе метода лежит 3D-печатный компонент со спиральным каналом. Он удерживает микроскопический объект на поверхности воды, не касаясь его. При медленном движении вверх-вниз объект лишь колеблется, но при увеличении скорости образуются маленькие вихри, заставляющие его вращаться в одном направлении — подобно храповику.

«Нам удалось показать, что движением в малом масштабе можно управлять полностью без химии, электричества или магнитных полей, полагаясь только на силы, действующие на поверхности воды», — пояснил профессор Ян Г. Корвинк из KIT.

Крутящий момент такого «двигателя» составляет около 10⁻⁸ ньютон-метров — значительно меньше, чем у электромотора, но больше, чем у биологических моторов. С помощью этого метода ученые собрали шелковые волокна диаметром от 10 до 20 микрометров в многослойные скрученные пучки. Такие структуры характерны для литцендрата (многожильного провода) и хирургических шовных материалов.

Потенциальные применения включают кабели с низкими потерями в центрах обработки данных, многофункциональные шовные материалы и искусственные мышцы. Обычные оплеточные машины не работают в таком масштабе, так как волокна рвутся под натяжением. Новый подход не требует механического контакта и открывает инновационный способ контролируемого изготовления спиральных структур.