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¿Un nanomotor a fonones?En su búsqueda para crear un nanomotor para transportar partículas, investigadores europeos obtuvieron lo que podría ser un motor a fonones.En su búsqueda para crear un nanomotor para transportar partículas a escala nanométrica gracias a la electricidad, investigadores europeos obtuvieron lo que podría ser un motor a fonones, los cuantos de energía sonora. Este carburante original posiblemente será utilizado un día para los nanorobots que transportarán medicinas por el cuerpo humano.
Adrian Bachtold de la Universidad Autónoma de Barcelona y sus colegas de la Universidad de Viena y del Instituto Federal Suizo de Tecnología en Lausana exploraron una vía singular para realizar un nanomotor. Comenzaron por realizar un nanotubo de carbono de varias paredes y de 1.500 nanometros (nm) de longitud, formado por láminas enrolladas de grafeno*. Luego gracias a los campos eléctricos, destruyeron varias de estas láminas para dejar una especie de manguito que podía desplazarse a lo largo del nanotubo sobre una distancia de 800 nm. El manguito mide 5 nm de longitud y lleva una pequeña placa de oro. Finalmente el nanotubo se encuentra conectado a dos especies de eléctrodos de silicio de tamaño nanométrico y el conjunto se presenta como un rail que salva una zanja, como puede verse en la imagen al final del artículo. Inicialmente, llevando ambos electrodos a una cierta diferencia de potencial, los investigadores esperaban obtener una hélice que giraría en un sentido o en otro con arreglo al signo de la diferencia de potencial. De modo sorprendente, fue observado un movimiento más bien helicoidal que aleja el manguito del centro del nanotubo como puede verse en el vídeo. Grabación realizada con microscopio electrónico que muestra el movimiento helicoidal de la placa de oro. ¿Cuál es la causa de este insólito comportamiento?Repitiendo sus cálculos y utilizando simulaciones numéricas, los investigadores concluyeron en una propiedad particular del proceso de conducción del calor. Hay que saber que en efecto en un sólido cristalino, como es el caso, esta conducción del calor hace que intervengan las vibraciones de la malla. Más precisamente, son los fonones, el análogo de los fotones pero aquí asociados a los tipos de ondas acústicas de la red, que son los responsables de la conducción térmica. Estableciendo una diferencia de potencial entre los electrodos del dispositivo, el nanotubo de carbono se encuentra calentado por el efecto Joule, con una temperatura superior en el centro con relación a los extremos. Según la interpretación dada por los investigadores, cuando se coloca el manguito en mitad del nanotubo, la diferencia de temperatura con ambas extremidades del rail, más frías, provoca un flujo importante de fonones emitidos por el manguito, que se desplazan entonces de un lado a otro con destino a uno de los electrodos a una velocidad que puede alcanzar 1 micrometro/s.
El equipo de investigadores trabaja actualmente en comprender más profundamente este motor de fonones e intenta realizar experimentos del mismo género, pero donde ambos electrodos no estarían a la misma temperatura, con el fin de controlar más eficazmente el sentido del desplazamiento del manguito. ¿Quién sabe el papel que tendrá este descubrimiento en la realización de las nanomáquinas del futuro? Pueden encontrar más información sobre el experimento desde aquí.
Crédito de las imágenes: Adrian Bachtold. techno-science.net. Fuente: Astroseti Artículos relacionados: |
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