Forskare från ICN2 Nanobioelectronics and Biosensors Group under ledning av professor Arben Merkoçi har tagit fram en enkel tillverkningsmetod för mångsidiga grafenoxidbaserade mikromotorer. Kräver ingen särskild utrustning, den kan användas för att producera en rad mikromotorer som kan justeras ytterligare för olika ändamål. Luis Baptista-Pires förklarar processen i tidningen publicerad i Små .

Varje motor kräver bränsle och utför arbete. I mikroskala, de kan utformas så att när den släpps ut i en vattenhaltig miljö, de utför en rad uppgifter - alla slags åtgärder som gör att de kan interagera med levande celler, kemiska föroreningar och till och med kretsar i mikroskala.

Motorerna utvecklade av forskare från ICN2 Nanobioelectronics and Biosensors Group, ledd av ICREA Prof. Arben Merkoçi, har använts under testförhållanden för att avlägsna oljedroppar från vatten. Består av små rullade ark av grafenoxid, dessa strukturer kan enkelt glida runt genom både olja och vatten, plocka upp eventuella oljepartiklar som de stöter på och transportera dem som last för senare utsläpp.

Men det verkliga genombrottet, och fokus för tidningen publicerad i Små , är det innovativa, nästan lekfullt enkel produktionsmetod som används för att bygga dem. Anpassa en befintlig intern teknik, en grafenoxidlösning hälls på ett vaxtryckt pappersmembran. Det fungerar som ett slags form som, när den fuktas och handskakas från sida till sida i etanol, ställer in och släpper ut flera självvalsade grafenoxidrör-de grundläggande byggstenarna i mikromotorerna.

Som en del av samma tillverkningsprocess, dessa upprullningsmikromotorer kan fodras med platina. När motorerna släpps ut i miljön där de kommer att utföra sin uppgift, en liten mängd väteperoxid tillsätts också. Platinum reagerar med det, skapar bubblor som driver framåt. Alternativt, motorerna kan fodras med magnetiska partiklar, möjliggör extern styrning med magneter.

Viktigt, tillverkningsprocessen som utvecklats vid ICN2 är mycket billigare och enklare än befintliga metoder för att producera mikromotorer, och kräver ingen speciell utrustning. Det ger också betydande kontroll över i vilken riktning grafenoxiden rullar upp - på längden, i sidled eller diagonalt. Eftersom olika rullade mikromotorer uppvisar olika beteenden när de rör sig genom vätskan, detta är viktigt för mikromotorteknikens livskraft i stor skala - för praktiska tillämpningar, forskare måste kunna producera satser med motorer som utför samma uppgift.

Förutom att experimentera med olika samlade konfigurationer, laget försökte också variera tjockleken på rullarna och reduceringsnivåerna för lösningen som användes för att göra dem (det vill säga minskar andelen syre i oxiden). Detta resulterade i motorer med olika inre strukturer och ytegenskaper, med de olika lösningarna på olika sätt och/eller rullar mer eller mindre tätt vid frigöring från membranet. Alla dessa variabler öppnar upp för otaliga sätt att mekaniskt och kemiskt justera mikromotorerna för specifika uppgifter.

Mikro- och nanomotorer representerar ett framväxande område med många potentiella applikationer, från medicinska insatser och hälsodiagnostik till energilagring och miljöövervakning. Dock, några stora hinder kvarstår innan dessa kan förverkligas fullt ut. Till exempel, bränslen som dessa motorer vanligtvis går på är inte helt biokompatibla. Detta utesluter deras omedelbara skalning för rengöring av oljespill tills en mer miljövänlig förening kan hittas.

Tidigare, tillverkning var också ett hinder. Men det enkla, Den billiga metoden som presenteras i detta dokument banar väg för massproduktion av specialdesignade mikromotorer inom en inte så avlägsen framtid.