Groningers ontwikkelen elektrisch aangedreven nano-voertuig

Wetenschappers van de Rijksuniversiteit Groningen hebben een molecuul ontwikkeld dat zich door de rotatie van de vier 'benen' voort kan bewegen. Het 'voertuig' op nanoschaal wordt aangedreven door elektrische energie.

In 1999 ontwikkelde de Groningse scheikundige Ben Feringa en zijn onderzoeksteam een molecuul dat werd aangedreven door licht. Het molecuul bestond uit een statisch deel en een roterend deel dat werkte als schroef of propeller. De wetenschapper is er nu in geslaagd op basis van zijn vinding een 'vierwiel-aangedreven' voertuig op moleculair niveau te maken.

Het nanovoertuig bestaat uit een langwerpig middenstuk waar vier peddels aan bevestigd zijn. Met de punt van een scanning tunnel microscoop wisten de onderzoekers het molecuul van elektriciteit te voorzien. De elektronen veranderen de vorm van de riemen, waardoor deze roteren en het voertuig zich voortbeweegt.

Het project, waarbij onder anderen ook medewerkers van de Universiteit Twente betrokken waren, wist het voertuig op een koperen laag in een vacuüm gecontroleerd voort te laten bewegen. Met tien 'stappen' zou het voertuig 6 nanometer kunnen afleggen.

De demonstratie wordt als een belangrijke stap in de ontwikkeling van nanomachines gezien. Feringa gaat zich nu richten op het beter controleren van de besturing. Zijn onderzoek prijkte op de cover van het wetenschappelijke tijdschrift Nature van afgelopen week.

Reacties (57)

Waanzinnige ontwikkeling! Het doet me een beetje denken aan dat transporteiwit Kinesin die ook als het ware 'stapjes' zet. Hoewel daarbij als energiebron ATP wordt gebruikt.

Voor toepassingen binnen het lichaam is Kinesin wellicht meer bruikbaar. In het lichaam is er genoeg ATP aanwezig, maar weinig licht wat nodig is voor het molecuul uit dit artikel.

Hoewel de molmassa van Kinesin zo'n 300K is en de massa van het 'autootje' wel een stul lager lijkt.

Ik vraag me altijd af hoe ze zo iets in elkaar kunnen zetten. Het is niet zo dat ze er met schroevendraaier en steeksleutel aan kunnen werken.

Edit: ik begrijp dat ze bepaalde dingen kunnen laten groeien op specifieke substraten maar hoe ik dat hieraan kan relateren?

Dit doet me trouwens denken aan die nanites van Star Trek.

[Reactie gewijzigd door Upke dupke op 13 november 2011 10:42]

Het paper staat op http://stratingh.eldoc.ub...ac/2011NatureKudernac.pdf

Supplementaire informatie met onder andere de chemicaliën, stappen en apparatuur die zijn gebruikt om dit ding te maken staat op http://www.nature.com/nat...extref/nature10587-s1.pdf

Daarmee moet het wel mogelijk zijn om je eigen mini-autootje te maken.

Zouden er ook nadelen kunnen zitten aan de ontwikkeling van deze technologie? En zo ja, welke?

De mens kennende: over het algemeen gaan nieuwe technologien ge(mis)bruikt worden voor militaire doeleinden...vul de rest zelf maar in.

Als het zichzelf kan dupliceren wordt het griezelig...

Errr het is geen levend materiaal hoor. Heb je het wel gelezen?

replicators(stargate) en nanobots(star trek:tng) ook niet.

echter heb je altijd nog een vorm van intelligentie nodig voordat het een gevaar kan vormen.

Hoezo is intelligentie nodig? Definieer intelligentie. Een piano die 5 meter boven je hoofd hangt is niet erg intelligent maar redelijk gevaarlijk. Stel dat dit soort bots repliceren zonder grenzen dan kan het ook verkeerd uitpakken als het al het materiaal om zich heen omvormt.
Intelligentie is dus zeker niet nodig om gevaarlijk te zijn.

Leuk om te zien dat Twente samenwerkt met Groningen hieraan.
En de cover van Nature is een echte prestatie!

Inderdaad.. al een hele prestatie om überhaupt gepubliceerd te worden in dat blad, laat staan de cover halen!

er zijn 2 optie's:
de prestatie optie en alleen dan is het een prestatie.
en de stapel optie, dan is het gewoon "je goed naar binnen kunnen lullen"

Idealist De enige realistische optie is een combinatie van de twee.

OT: indrukwekkend maar tegelijkertijd onderstreept dit nog maar eens de complexiteit van de biologie waar bij de simpleste organisme al talloze processen bestaan op dit soort onvoorstelbaar kleine schalen.

[Reactie gewijzigd door Anoniem: 306257 op 13 november 2011 12:30]

En wij maar zeggen dat Nederland een klein nietszeggend landje is.....

We behoren wetenschappelijk nog steeds tot de absolute top!

Proviciat Groningen

Nou kleiner dan dit wordt het niet.

Oh? Nou zijn we ineens Nederlanders? Anders worden we altijd voor Half Duitsers uitgemaakt heheh .

Met tien stappen 6 nano is afgrijselijk nauwkeurig werken! Ik voorzie als volgende stap het gebruiken van het "wagentje" met een payload, zodat we op een raster materialen kunnen doteren op een nauwkeurig te bepalen plaats. Met een dergelijke nauwkeurigheid kan het ook ingezet worden als "meetwagentje", GPS op nanoschaal

Dit is dus een prototype van het leinste nano voertuig.
Als het iets zinnigs moest doen op nanschaal dan komt er meer techniek bij kijken en dan wordt het ook stuk groter.

Een voertuig met een doel bestaande uit duizenden atomen ipv van molecul van paar dozijn atomen.

Het spelgoed autotje van 1 cm vs een auto van 4 meter.

Dit is pas het begin nu iets uitvinden met toepassing.

Positienauwkeurigheid van .6 nn. Als je hiermee materiaal depositie kunt doen zie ik een opvolger voor optische lithografie (na heeeel veel vervolg werk).

E-beams kunnen dat al prima halen, en net als dat dit zal zijn is het totaal onrealistisch voor massaproductie. Oh misschien in de verre toekomst, maar tegen die tijd zit optische lithografie daar ook al probleemloos. Sowieso houdt er rekening mee dat op dit moment de minimum lengte die gemaakt kan worden met optische lithografie zon 22nm ofzo is. Dat betekend niet dat de positie nauwkeurigheid 22nm is, die is kleiner.

Processors kunnen nu al met 20 nm. techniek worden gebouwd, maar er is al een grens aangegeven dat 10nm. of kleiner, alles instabiel wordt. Dus 10 nanometer is al de uiterste grens, of er moeten nieuwe materialen gebruikt worden. Denk hierbij aan Super Diamonds.
Zoek maar op bij Google, Super Diamonds bij National Geographic,. dat is de toekomst.

[Reactie gewijzigd door Fredvrijetijd op 13 november 2011 20:45]

Dat staat nog compleet los van de positie nauwkeurigheid, zoals ik dus zei, die verwacht ik bij een 10nm node al als absoluut maximuum 1nm, maar waarschijnlijk kleiner.

Daarnaast, bedoel je waarschijnlijk met super diamonds gewoon grafeen transistoren (klinkt wel minder leuk). Mogelijk gaan die in de toekomst gebruikt worden ja, ze lijken veelbelovend, maar voor de komende tijd is het vooral een hype en blijven we nog gewoon bij CMOS. En 10nm is echt geen uiterste grens, met technieken niet geschikt voor massaproductie (ebeam waarschijnlijk voornamelijk) zijn al jaren geleden transistoren gemaakt van 5nm en kleiner. En hoewel vaak nog niet echt optimaal, werken ze al heel veel beter dan welke grafeen transistor dan ook.

Intel heeft al roadmaps die doorgaan tot 4nm, dus ik zou er echt niet vanuit gaan dat we bij de 10nm stoppen. Al gaan we uiteindelijk uiteraard wel een grens raken voor CMOS transistoren.

[Reactie gewijzigd door Sissors op 13 november 2011 22:38]

Lekker is dat, wat voor mogelijkheden zal dit in de toekomst allemaal kunnen brengen. Ik zit te denken aan het verbeteren van een productieproces waarbij gelast moet worden. Als die dingen nou ook zouden kunnen lassen, zou je de zwakkere punten in de las heel nauwkeurig kunnen verwijderen.

Schaalbaarheid?

Misschien voor het verwijderen van onnauwkeurig heden in lassen op de schaal van nano to enkele micrometers

Voor "grotere" lassen heb zo ontzettend veel nano-bots nodig dat het theoretisch wel mogelijk zou zijn, maar praktische onhaalbaar (zie Hari Sheldon)

In de medische en miltaire hoek zijn er denk ik wel legio mogelijkheden, maar schaalbaarhed blijft ook hier wel altijd een belangrijk issue

#Joopykoopy
Afleveren van medicijnen is een ander voorbeeld. Veel onderzoek focust zich op het op de plek afleveren en/of activeren van medicijnen tegen bijv. kankercellen.

[Reactie gewijzigd door vladimirN op 13 november 2011 14:02]

Medische wereld is idd een goede. Er zijn operatie's dat het op milimeters aan komt of het succesvol is of niet. Dan zou je natuurlijk met nanobots wat verder komen dan dat "grove" materiaal wat we tegenwoordig gebruiken. Wat je allemaal wel met nanotechnologie kunt bedenken en doen!

Als je dit in het menselijk lichaam wil gaan gebruiken zul je toch echt naar een andere energiebron toe moeten, want licht is niet beschikbaar in het lichaam. Aandrijving dmv ATP of GTP ligt dan meer voor de hand.

Overigens kent het menselijk lichaam al systemen van moleculen die zich kunnen verplaatsen in een cel of daar buiten, maar al deze systemen hebben een ondergrond nodig om zich aan te hechten. Ze klimmen vervolgens over de oppervlakte zoals je zelf een klimmuur op zou klauteren. Voorbeelden hiervan zijn de myosine-filamenten in (voornamelijk) je spieren. En kynesine/dyneine in je cellen, wat daadwerkelijk als een wagentje over een weg van tubiline rijd en daarmee cargo in een cel op de juiste plek houd / krijgt.

Het lijkt er op dat het nanovoertuig zich niet hecht aan de ondergrond en zo vrij beweegt / peddelt. Bovendien is het experiment uitgevoerd in vacuüm. Al met al niet een bruikbaar voertuig voor in het lichaam, maar het geeft wel aan waar we al toe in staat zijn met de ontwikkeling van zelf bedachte moleculen.

[Reactie gewijzigd door Ras op 13 november 2011 14:29]

Dat dit nanobotje zich niet hect aan het oppervlak bewijst toch allen maar dat het wel in het menselijk lichaam gebruikt kan worden voor transport? Dingen die dat wel doen gebruiken vaak ladingsverschillen en dat zorgt ervoor dat ze soms niet op de plek kunnen komen waar ze eigenlijk heen zouden moeten (medicijnen met een carriër binvoorbeeld die dankzij vanderwaals krachten polair worden bijvoorbeeld. Dit is nog eenvoudig op te vangen doordat het molecuul zijn lading abrupt verliest door een kleine afstand tussen het ding en het oppervlak. Bij polaire structuren zou een 'universele vrachtwaggel' wel van pas kunnen komen.).

En dit apparaatje heeft trouwens elektrische energie nodig wat prima kan komen door een potentiaal verschil binnen de cel. Die zijn er namelijk constant (vooral in zenuwcellen).

Dit apparaatje kan niet zwemmen in de extracellulaire ruimte, bloedbaan, danwel in een cel. Zeker in de bloedbaan, gaat de stroming vele malen sneller dan de mogelijkheid voor dit apparaatje om vooruit te komen. Als je op een oppervlak wil lopen, in de extracellulaire ruimte, in een cel of in de bloedbaan (op het endotheel bijvoorbeeld), dan moet je je kunnen vasthechten, anders drijf je weg. (diffusie).

Daarnaast probeer je nu één factor te weerleggen, maar er zijn er nog heel veel meer waarom dit niet zal werken in het menselijk lichaam. (dat vacuüm bijvoorbeeld). Misschien word het zelfs aangevallen als lichaamsvreemd-object, want het zal voor het lichaam ongebruikelijke atomen gebruiken. Ik denk namelijk niet dat het voertuig een eiwit is.

Er zijn op dit moment echt véél te veel drempels om dit nanovoertuig in een menselijk lichaam een functie uit te laten voeren.

[Reactie gewijzigd door Ras op 14 november 2011 00:43]

mwah, als ik meestal las, dan is uiteindelijk de las sterker dan het materiaal

Tja, maar de Heat Affected Zone eromheen kan wel degelijk achteruit gegaan zijn t.o.v. het uitgangsmateriaal. De las zelf zal inderdaad een stuk sterker (maar ook brosser) zijn.

Bij ons op het bedrijf lossen we dat op door nog een nagloeispoel net na het lassen over de las heen te laten gaan.

Deze verwarmt de plaat zo op dat het broze effect teniet wordt gedaan.

Bij deze ben je aangenomen!

Waarom maken we het hele object niet uit las dan? Als die dan toch sterker is .

Omdat die las wel sterk is, maar ook bros.

Is dit niet het wiel opnieuw uitvinden......

maar leuk om te zien dat NL op wetenschappelijk gebied ook zijn steentje bijdraagt

[Reactie gewijzigd door Rockafello op 13 november 2011 11:26]

Nee, het is de eerste SUV met A label en geen BPM

Denk dat het tegenvalt met dat A-label. Hoeveel energie zal verbruikt moet worden voor 100km...

Ongelooflijk. De mogelijkheden zijn eindeloos en alleen maar beperkt tot de fantasie van de mens. Ik zit direct te denken aan enorme medische applicaties. Van dan die dingen die door het lichaam kruipen op zoek naar kankercellen of aids en die vernietigen. Ik weet dat het nog behoorlijk lang zal duren maar zo zie je maar weer het kan.

En ja hoor wederom als eerste gezien in StarTrek. We are the Borg