Cookies op Tweakers

Tweakers maakt gebruik van cookies, onder andere om de website te analyseren, het gebruiksgemak te vergroten en advertenties te tonen. Door gebruik te maken van deze website, of door op 'Ga verder' te klikken, geef je toestemming voor het gebruik van cookies. Wil je meer informatie over cookies en hoe ze worden gebruikt, bekijk dan ons cookiebeleid.

Meer informatie

Door , , 65 reacties

Onderzoekers van het Kavli Institute of Nanoscience, onderdeel van de TU Delft, hebben een moleculaire motor ontwikkeld die kan worden gebruikt om nanomachines, zoals kleine pompen of transportbanden, aan te drijven.

De Delftenaren, met Jos Seldenthuis aan het roer, maakten een ontwerp voor 's werelds kleinste elektrische motor. De zogeheten dipoolmotor wordt aangedreven door elektriciteit en kan in nano-elektromechanische apparatuur worden gebruikt. Eerdere minuscule motors werkten met magnetische velden of met geconcentreerde bundels licht. Het gebruik van elektriciteit vereenvoudigt het aansturen van moleculaire motors echter, omdat een lichtstraal of magneetveld lastig op een enkele motor is te concentreren. Bovendien is de werking van de elektromotoren eenvoudig te verifiëren door de elektrische geleiding van de rotor te meten.

De moleculaire motor is opgebouwd uit een rotor en twee groepen met een positieve en negatieve lading. De rotor is op zijn beurt opgebouwd uit een anthraceen-molecuul, dat uit drie benzeenringen bestaat. De as van de rotor bestaat uit twee mercaptothiofeenringen die met ethynyl-eenheden aan de rotor vastzitten. De uiteindes van de as zijn aan twee elektrodes verbonden, terwijl een derde gate-elektrode als 'bodemplaat' onder de rotor ligt.

De onderzoekers hebben berekend dat een wisselspanning in de gate-elektrode een oscillerend elektrisch veld opwekt dat de rotor zou moeten laten draaien. De onderzoeksgroep van Seldenthuis werkt momenteel aan een experiment waarin ze prototypes van de elektrische motor willen testen. Als de tests slagen, zouden nano-elektromechanische, of nems-toepassingen, in het verschiet liggen.

Moleculaire motor
Moderatie-faq Wijzig weergave

Reacties (65)

Nou, eens kijken of hiermee een electrische auto aangedreven kan worden. Met dit formaat 'motor' kun je wellicht miljoenen in een auto stoppen. :+
En het voordeel daarvan is? De motor is niet het probleem maar de accu...

Wat wel weer leuk zou zijn zou een elektrische auto zijn op dezelfde schaal.. :p
Is dit ook geschikt om energie mee op te wekken ?
In principe kun je de meeste motoren omkeren om een generator te vormen, maar het lijkt me erg moeilijk om een ding van een paar nanometer een duw te geven
Misschien door warmte (de overschot van zonnepanelen).
of misschien wel door de bloedstroom van de mens.. wie weet kan je dan je mobiel opladen door de stekker in je heup te stoppen.. of komen er heuse human energie plantages..

Human resources krijgt dan meteen een andere betekenis ;)
Waardoor je hart vervolgens meer moeite moet gaan doen, hoe miniem het ook mag zijn?
Vraag mij af wat dat met de levensduur van je hart doet..

(Of je moet jezelf 's avonds voor het slapen gaan inpluggen om een ander systeem je hart over te laten nemen / te assisteren..)
Hogerop staat er ook al een reactie in deze trend; ik wil hierop even reageren.
Dit motortje is een paar atomen groot (op zn grootst een paar nanometer), de doorsnede van bloedvaatjes is vele malen groter.
- Als je serieus stroom zou willen opwekken in een bloedvat van een mens zou je in één van de grote vaten moeten gaan zitten (aorta of eerste/tweedegraads aftakkingen hiervan, afgezien van de vraag of je immuunsysteem het niet opruimt).
- Als je het zou willen gebruiken om de bloedstroom in haarvaatjes in de hersenen te waarborgen kun je beter een "conventionele"micromotor gebruiken in een arteriole van een risico-vloeigebied.

Dit gezegd hebbende; volgens mij is dit een fantastische ontwikkeling die zeker zijn toepassing gaat vinden.
Wat ik persoonlijk hoop, is dat dit de opstap is naar de omzetting van warmte (trillende atomen) in elektriciteit door een stof + temperatuur (=resonantiefrequentie) te vinden waarbij dit mogelijk wordt.
Als jij gelijk zou hebben, zou een sporter dus per definitie korter leven dan een niet-sporter.
Dat klopt ook ten dele. Met name sporters die zich chronisch overbelasten leven gemiddeld korten (denk wielrenners bij voorbeeld). Topsport is dan ook zeker niet gezond. Mensen met een gezonde sportieve levenstijl (dus zonder chronische overbelasting) leven vaak langer. Het hart pompt dan ook in rust een stuk langzamer dan bij niet sportende mensen.
Net als bij red alert 2 yuri's revenge :P.

ontopic: ze waren toch ook bezig om een karretje te bouwen op deze schaal.
als ze dan ook een camera en antenne op deze schaal kunnen maken heb je een karretje waar je mee op verkenningstocht kan gaan. Mij lijkt et wel mooi om zo'n karretje te hebben :P
Het lijkt me juist erg makkelijk om een ding van een paar nanometer een duw te geven. De kunst is zorgen dat 't ding niet ogenblikkelijk uit elkaar knalt.

Ander probleem is dat 't waarschijnlijk niet direct de energie uitvoert die bruikbaar is voor ons.
Leuk dat die verbinding in het midden draait, echter zolang je er niets aan vast kan maken heb je er nog niet zoveel aan :) Interessante ontwikkeling, dit heeft weer enorm veel potentieel.
Ventilator... de rotor zelf heeft 2 'bladen' :+

Vraag me alleen wel af of die een zuurstof/stikstof molecuul weg weet te drukken (zonder zichzelf te lanceren).

Voorlopig blijft het toch spul dat je als consument niet snel zal kunnen zien*, laat staan kopen. Kleinste ventilator die ik ben tegengekomen is een 8mmx8mmx3mm dingetje, en dat is al belachelijk klein (maar wel gewoon te koop.. €25 ofzo)

* alhoewel.. ik herinner me ineens iets uit de Biologie lessen... het Zweepstaartje. NL wiki is hopeloos on-informatief, dus dan de Engelse maar: http://en.wikipedia.org/wiki/Flagellum

Edit: typo.. hopeloss -> hopeloos. Verengelst met de dag.

[Reactie gewijzigd door ZeBoxxToo op 28 oktober 2010 17:52]

Ik denk niet dat je bij dit nieuws onderwerp ook maar hoeft na te denken over iets in de richting van fans. Het gaat niet over millimeters maar over atomen!

Mij en menig ander mens blijft het nut van een dergelijk kleine motor onbegrijpelijk, maar allicht dat diezelfde wetenschappers er een mooi doel voor weten.
Maar dan wel atomen die, in groepjes, nuttig werk kunnen verrichten - net als het zweepstaartje van een bacterie (al is die wel weer een tikkie groter dan de motor in dit bericht).
Ik denk niet dat je bij dit nieuws onderwerp ook maar hoeft na te denken over iets in de richting van fans. Het gaat niet over millimeters maar over atomen!
Het gaat om nanometer-schaal, dat is zelfs nog kleiner dan de golflengtes van zichtbaar licht. Waar ik dus op korte termijn veel toepassingen in zie is optica: Van betere displays (NEMS shutters i.p.v. LCD's) tot nieuwe technieken om lasers te beïnvloeden en te pompen. Denk bijvoorbeeld aan Q-switched cavities voor DPSS-systemen, die tot op heden nog niet mogelijk waren.

Omdat je golflengte zo klein is kun je zelfs interferentiepatronen van het invallende licht beinvloeden. Presto -- het holografische display is een feit.
Indrukwekkend om zo klein motortje te maken.
Ik kan alleen nog niet bedenken waarvoor ze dit willen gebruiken in de praktijk.

Dat ze nanorobots willen bouwen kan ik begrijpen maar waarvoor willen zie gebruiken?

Ondetecteerbare spionage probes? Misschien iets bouwen of reparen op moleculair niveau?
o.a. ter vervaninging/verbetering van medicatie (nanobots in bloed zouden perfect de zieke cellen kunnen opsporen en enkel die cellen vernietigen/genezen),
o.a. ter vervaninging/verbetering van medicatie (nanobots in bloed zouden perfect de zieke cellen kunnen opsporen en enkel die cellen vernietigen/genezen),
Zoiets is nog altijd toekomstmuziek van een halve eeuw vooruit: Ook al heb je dan misschien de business-end van zo'n ding in orde, we hebben nog altijd geen manier om de omliggende infrastructuur, zoals stroomvoorziening en stuurelectronica bínnen het lichaam te huisvesten. Laat staan zo groot als een enkele cel.
Mini pompjes om vloeistoffen naar een sensor te leiden?
Ik vraag me af of dergelijke moleculaire toestanden ook last hebben van gebruikt slijtage.
In principe is slijtage onmogelijk op dat niveau. Er kan geen materiaal weggenomen worden zoals bij slijtage van normale producten, als de molecuul- of atoomrangschikking verandert, veranderen ook meteen de eigenschappen van de motor en zal deze gewoon kapot zijn.
poeh wat een staaltje nano engineering weer, weer dichterbij het punt dat het niet meer kleiner kan.

edit: typo

[Reactie gewijzigd door taeke18 op 28 oktober 2010 17:36]

Klopt ja, het zal een mogelijkheid kunnen zijn om een dicht geslipt vat in je hersenen mer bloedstuwing te geven.
Grote kans dat je afweersysteem dit motortje opruimt voordat deze zijn werk heeft kunnen doen.
Hoe kom je daar bij?
Zo lang dit motortje geen complexe organische ketens van aminozuren (eiwitten) bevat, kan een cel van je afweermechanisme het niet herkennen als 'indringer'.
Bacteriën en virussen worden namelijk herkend aan eiwitten aan de celwand of mantels.

Wel zou het kunnen dat je levercellen dit motortje probeert af te breken als het al niet uit is te scheiden dmv filteren van het bloed (door de nieren).

[Reactie gewijzigd door michaelmou op 28 oktober 2010 20:13]

@michealmou:

Niet bepaald; in principe kunnen antilichamen alle drie-dimensionale structuren herkennen, zolang ze maar groot genoeg zijn. Vaak worden niet eiwitten herkend, maar liposachariden, andere structuren op het celmembraan. Maar eerlijk gezegd denk ik dat de rotor net te klein is om herkend te worden. Het zou echter nog wel interacties aan kunnen gaan met andere receptoren in het lichaam, waarvan het resultaat volledig onvoorspelbaar is...

Die mercaptothiofeen elementen lijken mij trouwens sowieso niet erg gezond...
Hoe kom je daar bij?
Zo lang dit motortje geen complexe organische ketens van aminozuren (eiwitten) bevat, kan een cel van je afweermechanisme het niet herkennen als 'indringer'.
Bacteriën en virussen worden namelijk herkend aan eiwitten aan de celwand of mantels.

Wel zou het kunnen dat je levercellen dit motortje probeert af te breken als het al niet uit is te scheiden dmv filteren van het bloed (door de nieren).
Wat dacht je ervan dat het 'motortje' zichzelf gewoon aanpast zodat het voor je afweersysteem als een 'goed' aminozuur overkomt?

Het grote probleem wat je dan nog wel hebt is hoe je de energiebron van dat ding met de motor mee je lijf in krijgt. Dus voor medische toepassingen denk ik dat het op korte termijn wat minder geschikt is.

Waar je wel aan zou kunnen denken is nóg betere display-technieken, door NEMS-sluiters te gebruiken waar nu omslachtige LCD's worden gebruikt. Dat zou de display-techniek een stuk eenvoudiger, energiezuiniger en goedkoper maken, en inherent 3D zonder frame-interleaving.
In je hersenen heb je toch elektrogolven?
In je hersenen heb je toch elektrogolven?
Dat kan kloppen, maar die golven zijn in de orde van tientallen tot enkele Hertz. En een basiskennis elektromagnetisme leert dat je daar oppik-antennes van enkele meters voor nodig hebt om daar een zinnige hoeveelheid stroom uit te halen.

Nog afgezien van hoe je je prachtige nanobots van buiten wil aansturen en wil vertellen wat ze moeten doen (en vooral, wat ze moeten laten!). Als je dat via RF of microgolven gaat doen, dan zijn de antennes nog altijd groter dan je nanobot en kan het zelfs zo zijn dat de energie van de zender je nanobots aan gort helpt. Dus je moet álles op nanoschaal maken, en daarom duurt het nog wel even voordat zoiets nuttig en veilig gebruikt kan worden in een medische context.
Er vliegt genoeg straling door de lucht om zo'n motortje te activeren :Y)
[...]


Wat dacht je ervan dat het 'motortje' zichzelf gewoon aanpast zodat het voor je afweersysteem als een 'goed' aminozuur overkomt?
Doet me denken aan de aflevering van Startrek Voyager waarbij Janeway een verbond sluit met de Borg, waarbij ze hun nanoprobes aanpassen om de anders onverslaanbare " species 8472" ook te kunnen assimileren. :+
nee, zolang het motortje of nano botje geen complexe ketens aminozuren bevat is het geen probleem, je witte bloedcellen herkennen vijandige organische stoffen door deze ketens te "lezen" om het maar droog te zeggen. witte bloedcellen zien niet zoals wij zien en herkennen.

daarnaast, ooit een batterij met 2 natte vingers vast gehouden ? juist zo gaan ze de nano bots voorzien van stroom, lage spanning door je lichaam laten lopen kan geen kwaad en als of het niet vaak genoeg gebeurd.

anyway leuke technologie, ik hoop dat nano bots snel zullen komen want de medische toepassingen daar voor zijn ongekend hoog.
Laat ze het eerst maar eens demonstreren. Het is makkelijk zoiets in theorie te ontwerpen. De échte uitdaging is het ook in de praktijk te realiseren!
Seldenthuis and his colleagues are now well on their way to doing just that, however. "In collaboration with other groups, we are now working hard on the experimental realisation of this concept," he says. "Individual aspects of the design have already been verified experimentally."

Ze lijken al aardig op weg te zijn!
"Well on their way"... Dat zegt dus helemaal niets! Dat zeg ik ook altijd, ongeacht hoe of wat. Of dacht je werkelijk dat ze zouden vertellen dat het allemaal nog heeel lang gaat duren voordat ze iets kunnen produceren?

Ik zit in de wetenschap, ik weet hoe dit werkt! Als het écht dichtbij was, dan zouden ze pas publiceren op het moment dat ze het aangetoond hadden. En dan ga je gelijk voor Nature of Science! Door het in dit stadium te publiceren geven ze juist eigenlijk aan dat het nog heel lang gaat duren voordat ze iets daadwerkelijk kunnen laten zien. En dat ze liever nu alvast een beetje publiceren, (hetgeen dan de impact van de latere publicatie omlaag haalt!), dan dat ze nog jaren moeten wachten.
precies...keep the sponsors happy :)
Deze mensen hebben ook een reputatie op te houden.
Als je eens keer zo iets zegt, en het mislukt, dan nog daar aan toe. Mislukt het twee keer dan heb je een probleem, drie dan kun je kranten jongen worden.

Overigens, als AHBdV dat altijd zegt, dan zegt dit net zo veel over de betrouwbaarhoud van deze persoon.

Kortom, als deze mensen zeggen 'well on there way' en 'Individual aspects of the design have already been verified experimentally' dan kun jer er vanuitgaan dat ze het wel uiteindelijk voorelkaar krijgen. TDD ten top zou ik zeggen :D
Grappig hoor: ik lees rustig het nieuwsbericht door omdat ik wel benieuwd was naar de inhoud, zie ik opeens dat mijn broer geciteerd wordt. Zo kom je nog eens iets te weten over het werk dat hij verricht aan de TU Delft.

Ik heb al lang geleden opgegeven om te begrijpen waar hij in het dagelijks werk mee bezig is. Kom ik er nu toch een beetje achter.

Bram (Seldenthuis)
Jullie zijn zeker zelden thuis, dat je dit nog niet besproken hebt met elkaar.
Het is een veel gemaakte grap in mijn omgeving, maar hier vind ik hem wel mooi. +1 voor humor.
Dat het niet kleiner kan is niet zeker. Dan komen we in het quantum gebied, en misschien is er nog wel iets nog kleiners. Dat we het niet weten wil niet zeggen dat het er niet is :)
Als ze daarboven ook nog een gate-elektrode plaatsen en die tegen de freq laten lopen als die onderste, heb je al weer een wat sterkere motor. Ik vind dit wel heel erg gaaf.

Ps: singular1ty, t lijkt me dat ze iets aan die positieve of negatieve kant koppelen, dat je een beweging heb waar je wel wat mee kunt.
- Smijt een banaan in een glas
- Giet er melk bij
- Smijt er enkele miljoenen nanomoteren in
- Zet de melk onder stroom

Milkshake for everybody.
niet geschikt voor consumptie door gebruikers van pacemakers en afslankgordels? :X

[Reactie gewijzigd door ZeBoxxToo op 28 oktober 2010 17:49]

Wel uitkijken voor elektrolyse van het water in de melk :P

[Reactie gewijzigd door virtualuser op 29 oktober 2010 10:48]

Als dit werkt, dan zijn we weer een stap dichter bij nanobots :)
Ja ok, maar hoe wil je in godsnaam hier enigzins bruikbare mechanische energie vanaf halen? Ik zit men nog geen kogellagertje van stel 10 atomen groot gebruiken, of een tandwiel van die grootte...
tandwielen van die grootte zijn er al jaren, die waren heel makkelijk te maken :)
Pardon? De enige tandwielen die ik op dit gebied ken, zijn een factor 1000 groter!
Kun je even een voorbeeldje noemen van zo'n makkelijk tandwiel?
heb je bronnen? want zo een motor in combi met tandwielen... ik zie een Nobelprijs richting Nederland komen
Ja ok, maar hoe wil je in godsnaam hier enigzins bruikbare mechanische energie vanaf halen? Ik zit men nog geen kogellagertje van stel 10 atomen groot gebruiken, of een tandwiel van die grootte...
Volgens mijn moet je niet meer denken met met tandwielen en lagers op dat niveau.
een lager bestaat om het contact oppervlak van draaiende delen te verkleinen, kleiner contactoppervlak dan dit gaat lastig worden denk ik.
Precies, ik zie dat dat ding kan gaan draaien, ik zie echter niets om die draaiing om te zetten om iets anders voort te stuwen, ik denk dat dit nog maar een klein gedeelte is van de daadwerkelijke constructie om het bruikbaar te maken.

Anyway petje af voor die onderzoekers, het lijkt me niet echt eenvoudig om met molekulen te bouwen.

[Reactie gewijzigd door een_naam op 29 oktober 2010 08:02]

was ook mijn eerste gedachte, dit is geen motor, maar eerder een pomp.
zie ook geen as die hiermee aangedreven kan worden.
Vloeistoffen (medicijnen /hormonen ....) voortstuwen hiermee moet wel nog lukken. Of tenminste als klep.
Maar mechanische beweging met een bipool ?? daarvoor heb je een complexere vorm nodig en geen vlak
....
Hmm ik zit verkeerd te denken, van deze bipool naar een 1000x groter tandwiel met 1000 tanden moet natuurlijk wel lukken.
Wel grappig om te lezen, Jos zit bij mij op studentenvereniging en woont 1 huis naast mij.
Blijkbaar doet hij toch nog iets nuttigs op de TU. :P
Jos gefeliciteerd met je eerst tweakers frontpage post. :Y)

[Reactie gewijzigd door chrisborst op 28 oktober 2010 17:56]

word dit de nieuwe fipo :P?

Op dit item kan niet meer gereageerd worden.



Apple iOS 10 Google Pixel Apple iPhone 7 Sony PlayStation VR AMD Radeon RX 480 4GB Battlefield 1 Google Android Nougat Watch Dogs 2

© 1998 - 2016 de Persgroep Online Services B.V. Tweakers vormt samen met o.a. Autotrack en Carsom.nl de Persgroep Online Services B.V. Hosting door True