Nanomotoren of "zelfmedicatie" voor gadgets

Een computer, tablet of smartphone die zichzelf kan repareren, klinkt als sciencefiction, maar voor wetenschappers zijn de grenzen van het onmogelijke onbegrensd. Een van de meest recente onderzoeken heeft zelfs een nanomotor ontwikkeld die kleine problemen kan oplossen zonder tussenkomst van buitenaf.

Het idee om zo'n apparaat te creëren werd geopperd door het organisme zelf, of preciezer gezegd, het immuunsysteem. Zoals bekend is immuniteit een uniek systeem van gewervelde dieren dat weefsels en organen beschermt tegen ziekten, en ziekteverwekkers (virussen, bacteriën) en tumorcellen identificeert en vernietigt. Het immuunsysteem is in staat een enorm aantal verschillende ziekteverwekkers te herkennen en onderscheidt ook biomoleculen van eigen cellen van die van buitenaf.

De onderzoekers ontwikkelden nanomotoren die zelfstandig kunnen bewegen en diverse defecten in elektronische systemen (bijvoorbeeld kleine krasjes) kunnen opsporen en verhelpen. Volgens experts kunnen dergelijke nanomotoren worden gebruikt in elektroden, flexibele of standaard zonnepanelen en andere apparaten die kleine defecten verhelpen zonder externe tussenkomst.

Dr. Jenxing Li van de Universiteit van Californië merkte op dat de circuits in bijna alle moderne elektronische apparaten complexe mechanismen zijn waarbij zelfs een klein scheurtje ervoor kan zorgen dat het apparaat defect raakt. Kapotte elektronica wordt tegenwoordig gerepareerd met solderen, maar nanoreparatie zal een echte doorbraak betekenen.

Gadgets dringen ons leven razendsnel binnen en in de nabije toekomst zullen ze overal in ons leven verschijnen, van kleding tot implantaten en accessoires. Maar het opsporen en verhelpen van fouten in elektronische circuits is in deze fase een groot probleem.

Het onderzoeksteam creëerde een project en bouwde een nanomotor van goudnanodeeltjes, die wordt aangedreven door waterstofperoxide. Het platina in de samenstelling activeert de afbraak van brandstof in zuurstof en water, wat de deeltjes helpt versnellen. Om hun ontwikkeling in de praktijk te testen, namen de wetenschappers een beschadigd circuit, verbonden met een led. De nanomotor bewoog zich over het circuit tot het een breuk bereikte, stortte er vervolgens in en vormde een soort brug die de twee kanten met elkaar verbond. Omdat de nanomotordeeltjes uit geleidende materialen bestaan, werd het vermogen van het circuit om stroom door te geven hersteld en begon de led weer te gloeien.

Volgens professor Li zouden dergelijke nanomotoren ideaal zijn voor circuits op moeilijk te repareren plekken, zoals in de geleidende lagen van zonnepanelen die gebruikt worden bij slechte weersomstandigheden. Ze zouden ook schade kunnen herstellen aan flexibele sensoren en batterijen, die parallel in Wangs lab worden ontwikkeld.

Deskundigen merken op dat een vergelijkbare methode kan worden gebruikt in de medische wereld om medicijnen naar specifieke cellen of organen te brengen. Het laboratorium waar professor Li en zijn team werken, werkt ook aan de ontwikkeling van nanomotoren die kunnen worden gebruikt voor de behandeling van verschillende ziekten.