Рой крошечных машин, ускоряющийся сквозь кровоток, чтобы
восстановить орган или доставить лекарство — все это похоже на научную
фантастику, однако уже в ближайшем будущем станет реальным. В
производстве автономных нано и микродвигателей уже были достигнуты
определенные успехи, однако заставить механизмы действовать сообща пока
не удавалось. А для оптимального решения поставленных задач микророботы
должны четко взаимодействовать друг с другом.
Ученые во главе
с Сеном Аюсманом из университета Пенсильвании решили ввести в процесс
микрочастицы хлорида серебра, которые действуют сообща подобно живым
одноклеточным организмам. Как сообщается в журнале Angewandte Chemie,
под воздействием ультрафиолета частицы испускают сигнальное вещество,
которое привлекает остальных.
Живые клетки и организмы могут
обмениваться информацией, чтобы выполнять задачи командно.
Одноклеточная плесень, например, выделяет вещество, на которое
отзываются остальные представители сообщества. Микрочастицы хлорида
серебра, применяемые Сеном с коллегами в объеме 1 нм обнаруживают те же
свойства под воздействием ультрафиолета. Хлорид серебра разлагается,
выпуская ионы, которые действуют одновременно как сигнал и приводной
механизм.
Это явление основано на диффузофорезе, движении частиц
вдоль градиента электролита. Частицы хлорида серебра стремятся к более
высокой ионной концентрации. Из-за неравномерности в поверхностях
частиц и неоднородного освещения разложение частиц происходит также
асимметрично. На поверхности располагаются различные количества ионов,
что приводит к локальному ионному градиенты вокруг частиц. Таким
образом частицы производят собственный ионный градиент, который
позволяет двигаться со скоростью до 100 нм/с. Соседние частицы следуют
за градиентом и уже в течение нескольких минут образуют большие группы.
Данная
система может использоваться в качестве небиологической модели
коммуникаций между клетками. И, несомненно, самое важное значение
ее в том, что она представляет принципиально новый проект наночастиц,
оснащенных искусственным интеллектом, которые в состоянии работать
в команде.
|
