Algemeen
Katalysch aangedreven micro- en nanomotoren
Zuiver synthetische micro- en nanomotoren hebben meestal de vorm van nano draden, -kogels of -buisjes (foto: Wiley-VCH)

Wetenschappers van het Gesellschaft Deutscher Chemiker e.V. uit Stuttgart (D) presenteren de actuele stand van het onderzoek op het gebied van katalytische micro- en nanomotoren in het tijdschrift Angewandte Chemie.  Al sinds de film ‘Die phantastische Reise’ uit 1966, waarin een onderzeeër is gekrompen en wordt geïnjecteerd in de bloedbaan van een mens, worden we achtervolgd door het idee om op een zekere dag minuscule micromachines en nano-robots delicate reparatiewerkzaamheden in onze organen of zelfs in de cellen uit te laten voeren. Inmiddels lijkt het binnen het bereik van de mogelijkheden te komen.

Om te zorgen dat de minuscule motoren in beweging komen, zouden ze extern kunnen worden aangedreven door bijvoorbeeld elektrische of magnetische velden of geluidsgolven. “Micro- en nano motoren met een eigen aandrijving zouden autonoom kunnen werken, als ze bijvoorbeeld door katalytische reacties in vloeistoffen zichzelf aandrijven”, verduidelijken Samuel Sánchez en zijn co auteurs van het Max-Planck-Institut für Intelligente Systeme in Stuttgart in hun artikel.

“Nanomotoren met afstandsbesturing zouden een lading kunnen transporteren naar de gewenste doelen, zich in het bio materiaal boren, de omgeving aftasten, vloeistoffen mengen of verpompen en verontreinigd water zuiveren”, aldus Sánchez. Het wetenschappelijk doel is momenteel om de beste architectuur voor de zelfstandige aandrijving te vinden, het bewegingsmechanisme te begrijpen en een nauwkeurige besturing van de beweging te verkrijgen. Een ander speerpunt is de zoektocht naar biocompatibele brandstof en aandrijfvormen.

Vorm van micro- en nanomotoren

Zuiver synthetische micro- en nanomotoren hebben meestal de vorm van nano draden, – kogels of – buisjes. Nanodraden uit de combinatie van verschillende metalen zouden door een zogenaamde eigen elektroforese kunnen worden aangedreven, waarbij ze zich als gevolg van een asymmetrische ionenverdeling binnen een zelf opgewekte elektrisch veld voortbewegen. Ook interessant zijn nano kogels met twee verschillende hemisferen.

De ene helft kan zijn gecoat met een katalysator, die moet zorgen voor een asymmetrische verdeling van de reactieproducten, waardoor de kogels vooruitgaan. Spuitmonden binnenin een katalysator, gecoat met micro- of nanobuisjes zijn zeer veelzijdig en krachtig, omdat ze beschikken over een bellenblaas aandrijving: inwendig vindt een katalytische reactie plaats, waarbij een gas ontstaat, meestal zuurstof, dat als bellen uit de bredere opening komt en de spuitmonden aandrijft. Als brandstof wordt vaak waterstofperoxide gebruikt. In stilstaande vorm dienen de sproeiers ook als micro pompen, bijvoorbeeld voor micro vloeistof diagnose en analysechips.

Biomedische- en saneringstoepassingen

Op biomedisch gebied zoals bij micromotoren hoopt men, dat deze selectief in tumorcellen boren en deze vernietigen. Zichzelf aandrijvende nano transporteurs zouden medicijnen gericht naar de zieke organen kunnen transporteren. Andere potentiële toepassingen liggen op het gebied van milieusanering. “Micro motoren met hydrofobe coating zouden oliedruppels uit besmet water kunnen vangen en afvoeren. Weer anderen zouden organisch schadelijke stoffen in het water kunnen opvangen en daarbij de oplossing actief vermengen”, aldus Sánchez.

Auteur: Samuel SánchezMax-Planck-Institut für Intelligente Systeme (D)

 

x
Mis niet langer het laatste nieuws

Schrijf u nu in voor onze nieuwsbrief.

Inschrijven