近日,德国科学家首次成功使用DNA折叠法制造出了一款新型纳米马达。这种由遗传物质制成的新型纳米马达可以自我组装并将电能转换为动能,还能通过施加电场控制其转速和旋转方向。
汽车、钻机等机器内的马达能帮人们完成日常生活中的各种任务,人体内也有天然分子马达在执行重要任务,如一种被称为ATP合成酶的马达蛋白产生三磷酸腺苷(ATP)分子,可供人体短期储存和传递能量。
研究人员借助DNA折叠术利用ATP分子构建了一个能工作的纳米级旋转马达。新型纳米马达包含3部分:基座、平台和转子臂。基座约40纳米高,固定在溶液中的玻璃板上。基座上安装了一个长500纳米的转子臂,使其能够旋转。位于基座和转子臂之间的平台对马达能否按预期工作至关重要。在没有能量供应的情况下,电机的转子臂会因为与周围溶液中分子的碰撞而随机移动,一旦通过两个电极施加交流电压,转子臂就会在一个方向上旋转。
研究人员表示,新型纳米马达每秒产生的能量比两个ATP分子分裂时释放的能量还要多。此外,可以通过电场的方向及交流电压的频率和幅度来控制转子臂旋转的速度和方向,未来有望用于驱动用户定义的化学反应。