Створено перший електричний ДНК-нанодвигун

Дослідники Мюнхенського технічного університету (TUM) розробили перші у світі електричні наномотори, виготовлені з ДНК. Структури, що само збираються, можуть бути активовані електричним зарядом, щоб обертати храповий ротор.

Крихітний двигун був виготовлений за допомогою техніки, яка називається ДНК-орігамі. Як і його тезка з паперу, метод передбачає складне згортання ниток ДНК у тривимірні форми, з минулими прикладами, включаючи вірусні пастки, імунні системи доставлення ліків і навіть мікроскопічні копії Ван Гога. Ці структури створюються шляхом ретельного відбору послідовностей ДНК, які складатимуться та приєднуватимуться одна до одної певним чином, тож дослідники можуть додавати певні ланцюги до розчину та дозволяти об’єктам ДНК збиратися самостійно.

Для нового дослідження команда використала цей процес, щоб уперше створити молекулярний двигун із ДНК. Двигун складається з плеча ротора довжиною до 500 нанометрів (нм), який встановлено на основі заввишки близько 40 нм, яка закріплена на скляній пластині. Навколо кінчика основи, трохи нижче ротора, розташована платформа з кількома храповими перешкодами, вбудованими в її поверхню, яка контролює напрямок обертання ротора.

Щоб увімкнути наномотор, з двох електродів подається змінна напруга, яка змушує ротор обертатися. Команда може контролювати швидкість і напрямок цього обертання, змінюючи напрямок електричного поля та регулюючи частоту й амплітуду прикладеної напруги.

Не зважаючи на те, що це перший наномотор, виготовлений з ДНК, інші подібні конструкції були побудовані в минулому. Прості можуть бути просто золотими нанострижнями, які обертаються під впливом ультразвуку, тоді як інші складаються лише з 16 атомів. Ці попередні конструкції могли використовуватися для приведення в рух крихітних роботів, але команда каже, що новий наномотор ДНК можна використовувати в хімії.

«Якщо ми будемо розвивати двигун далі, ми, можливо, зможемо використовувати його в майбутньому для керування визначеними користувачем хімічними реакціями», — сказав Хендрік Дітц, провідний автор дослідження. «Тоді, наприклад, поверхні можна було б щільно покрити такими двигунами. Потім ви додаєте вихідні матеріали, прикладаєте невелику напругу змінного струму і двигуни виробляють бажану хімічну сполуку». Джерело