Dunne lagen, die zichzelf oprollen tot micro- en nano-buisjes, zoeven met eigen aandrijving en gestuurd door magneten door vloeistof. Dit resultaat levert de weten-schappers van het Leibniz-Instituts für Festkörper- und Werkstoffforschung Dresden (IFW) een wereldrecord op. Guinness World Records heeft het apparaatje (diameter 600 nm, massa 1 pg ofwel 10 -15 kg) erkend als de kleinste door mensen-handen vervaardigde straalmotor ter wereld.
Het is de onderzoekers echter niet direct om het record van deze mini te doen, maar vooral om de nieuwe functionaliteiten. Hun visie is het om complexe nanomachines te ontwerpen en te construeren, die bijvoorbeeld in staat zijn om de kleinste hoeveelheden medicijnen te transporteren en doelgericht op een geschikte plaats af te sturen.
Microcontainers
Volgens het model van biologische micro-organismen moeten kunstmatige micro machines de chemische energie in hun omgeving benutten en voor eigen voortstuwing gebruiken. Voor dergelijke micro- en nanoraketten met een eigen aandrijving heeft het onderzoeksteam al concrete ideeën. Voor de microcontainers met eigen aandrijving worden normaliter titanium-, ijzer- en platinalaagjes tot buisjes van circa 5 µm doorsnede en een lengte van 50 µm gerold.
De micro- en nanobuisjes worden geproduceerd door het onder voor-spanning oprollen van dunne laagjes titanium, ijzer en platina. De dunne laagjes worden zodanig van de oppervlakte gescheiden, dat deze onder een hoge mechanische spanning staan. Bij het loskomen van de lagen komt een deel van deze spanningsenergie vrij, zodat de laag oprolt of vervormt. Op deze manier kunnen nano- en microbuisjes met grote nauwkeurigheid reproduceerbaar in bepaalde diameters en uit totaal verschillende mate-rialen worden gevormd.
Voortstuwing
De binnenste laag van deze microbuisjes bestaat uit platina en fungeert tevens als katalysator bij de reactie van waterstofperoxide tot waterstof en zuurstof. Daarbij vormen zich zuurstofbelletjes die uit de micro- of nano-buisjes worden geperst en zo tot een snelle en gerichte beweging van de buisjes leiden.
Door een uitwendig magnetisch veld kunnen beweging, versnelling en richtingsveranderingen van de buisjes op afstand worden bijgestuurd. Ook het laden en ontladen van de door de microbuisjes getransporteerde vracht is mogelijk en door een magneetveld nauwkeurig te sturen. In de eerste experimenten konden al tot zestig polystyreen kogeltjes en een aantal metalen nanoplaatjes door de vloeistof worden getransporteerd.
Een andere veelbelovende richting is de ontwikkeling van zichzelf aan-drijvende microraketten met enzymen als katalysator. Deze bestaan uit opgerolde titanium-goud-lagen en het enzym catalase, dat in cellen van levende wezens voorkomt en waterstofperoxide efficiënt omzet in zuurstof en water. Daardoor wordt de aandrijfkrachten beduidend verhoogd, zodat tienmaal hogere snelheden dan voorheen kunnen worden bereikt. Boven-dien zijn de micro-aandrijvingen van deze soort beter geschikt voor het gebruik in biologische systemen.
