محركات نانوية تعمل بالضوء لتزويد الأجهزة بالطاقة النظيفة

يركز مجال علمي مستقبلي على المحركات الصغيرة جدا القادرة على مد شبكة من الأجهزة النانوية بالطاقة، لاستبدال بعض مصادر الطاقة المستخدمة في أجهزتنا اليوم.

وفي هذا الإطار، صنع باحثون من جامعة تكساس الأمريكية أول محرك نانوي صلب يعتمد على الضوء، ونشروا آلية عمله في دراسة نشرتها مجلة "إي سي إس نانو" العلمية.

ويختلف المحرك النانوي عن جميع النسخ السابقة العاملة في محلول سائل، إذ تدفع جزيئات الماء المحركات وتمنعها من الدوران، وكلما كان المحرك أصغر كلما كان هذا التأثير المدعو بالحركة "البراونية" أكبر.

ويقيد ذلك من عملها في معظم التطبيقات العملية، ولكن تحويلها إلى الحالة الصلبة يحل المشكلة نهائيا.

وقال الدكتور يوبينغ زينغ، الأستاذ في قسم الهندسة الميكانيكية في جامعة تكساس: "نقلنا مكان عمل هذه المحركات الميكروية من البيئة السائلة إلى الصلبة"، وفقا لموقع "فيز دوت أورج".

ويمكن لهذه المحركات أن تعمل في تشغيل أجهزة عديدة، إذ إن حركتها الدورانية قادرة على التقاط الغبار والجسيمات الدقيقة الأخرى في عمليات تنقية الهواء وتحسين جودته.

وتساعد أيضا في توصيل المواد الدوائية في الجسم البشري، فضلا عن قدرتها على تشغيل الطائرات دون طيار الصغيرة للمراقبة وإجراء القياسات، ومركبات صغيرة أخرى.

ولا يزيد عرض المحرك النانوي الجديد عن 100 نانومتر، ويمكنه الدوران على سطح صلب تحت إشعاع ضوئي.

ويمتاز المحرك بعدم حاجته للوقود والمعدات لتحويل الضوء إلى طاقة ميكانيكية يمكن استثمارها في أنظمة ميكانيكية إلكترونية صلبة عديدة.

مستقبل المحركات النانوية

وتمثل المحركات النانوية مصدرا واعدا ومتناميا من مصادر الحركة الدقيقة، وتأتي في الوسط بين الآليات الجزيئية والمحركات الميكروية.

ولكن الباحثين لا يزالون في مرحلة اكتشاف أساسيات جعل المحركات الدقيقة أكثر فعالية وكفاءة.

وتقلد المحركات النانوية بعض الآليات الحيوية، مثل آليات انقسام الخلايا وتحركها، واجتماعها مع بعضها لتحريك الجسيم الحيوي.

وقال قائد الدراسة الباحث جينجانغ لي: "تسمح لنا المحركات النانوية بالتحكم بالعالم النانوي، وصنع أشياء جديدة في عالمنا".

وأضاف أنه "يمكنها في المستقبل أن تستبدل البطاريات، من خلال اعتمادها على الضوء لتوليد الحركة الميكانيكية ومد الأجهزة بالطاقة".

ويحتوي التصميم الجديد على طبقة رقيقة من مادة متغيرة الحالة الفيزيائية بتأثير الضوء، ما يقلل من قوة احتكاك المحركات ويجعلها تدور.

ويعمل الباحثون مستقبلا على تحسين أداء المحركات، من خلال زيادة ثباتها والقدرة على التحكم بها، ما يرفع معدل تحويل الطاقة الضوئية إلى ميكانيكية.