(Phys.org) —Vibrera en lösning av stavformade metallnanopartiklar i vatten med ultraljud och de snurrar runt sina långa axlar som små borrbitar. Varför? Ingen vet ännu exakt. Men forskare vid National Institute of Standards and Technology (NIST) har klockat sin hastighet - och det är snabbt. Upp till 150, 000 varv per minut, dessa nanomotorer roterar 10 gånger snabbare än något nanoskalaobjekt som är nedsänkt i vätska som någonsin rapporterats.

Upptäckten av denna svindlande hastighet har öppnat möjligheten att de inte bara kan användas för att röra sig inuti kroppen-drivkraften för forskningen-utan också för höghastighetsbearbetning och blandning.

Forskare har studerat hur man får nanomotorer att röra sig i vätskor under de senaste åren. En grupp i Penn State som letade efter ett biologiskt vänligt sätt att driva nanomotorer observerade först att metallnanoroder rörde sig och roterade som svar på ultraljud 2012. En annan grupp vid University of California San Diego styrde sedan metallstavarnas rörelse framåt med hjälp av en magnetisk fält. Penn State -gruppen demonstrerade sedan att dessa nanomotorer kunde drivas inuti en cancercell.

Men ingen visste varför eller hur snabbt nanomotorerna snurrade. Det senare är ett mätproblem, forskare vid NIST arbetade med Penn State -gruppen för att lösa det.

"Om nanomotorer ska användas i en biologisk miljö, då är det viktigt att förstå hur de interagerar med vätskan och föremål runt dem, "säger NIST -projektledaren Samuel Stavis." Vi använde nanopartiklar för att spåra vattenflödet runt nanomotorerna, och vi använde den mätningen för att utläsa deras rotationshastighet. Vi fann att nanomotorerna snurrade förvånansvärt snabbt. "

NIST-teamet klockade nanomotornas rotation genom att blanda den 2 mikrometer långa, 300 nanometer breda guldstavar med polystyrenpärlor med 400 nanometer diameter i vatten och placera dem mellan glas- och kiselplattor med en skakare av högtalartyp under. De vibrerade sedan skakaren vid en ultraljuds ton på 3 megahertz - alldeles för hög för dig eller din hund att höra - och såg motorerna och pärlorna röra sig.

När motorerna roterar i vatten, de skapar en virvel runt dem. Pärlor som kommer nära sveps upp av virveln och virvlar runt stavarna. Genom att mäta hur långt pärlorna är från stavarna och hur snabbt de rör sig, gruppen kunde räkna ut hur snabbt motorerna snurrade - med en viktig förbehåll.

"Storleken på nanoroderna är viktig i våra mätningar" säger NIST -fysikern Andrew Balk. "Vi fann att även små variationer i stavens dimensioner orsakar stora mätosäkerheter, så de måste tillverkas så enhetligt som möjligt för framtida studier och applikationer. "

Enligt forskarna, hastigheten på nanomotornas rotation verkar vara oberoende av deras rörelse framåt. Att kunna styra nanomotornas "hastighet och matning" självständigt skulle öppna möjligheten att de kan användas som roterande verktyg för bearbetning och blandning.

Framtida forskningsvägar inkluderar att försöka upptäcka exakt varför motorerna roterar och hur virveln runt stavarna påverkar deras interaktioner med varandra.