Según se puede leer en Wikipedia un nanomotor es un dispositivo capaz de convertir energía en movimiento y fuerzas en el orden de los piconewtons. Sus dimensiones acostumbran a ser similares a las de las bacterias, por ejemplo, las varillas de oro y platino fabricadas por Thomas E. Mallouk y Ayusman Sen en Harvard tienen unas dimensiones de dos micras de largo y 350 nanómetros de ancho.
Los desplazamientos de los nanomotores en los fluidos que los albergan se ven afectados por la viscosidad de estos fluidos (Esta viscosidad supone una resistencia al avance) y la inercia del nanomotor (La inercia supone una resistencia a cambiar la velocidad a la que se mueve el nanomotor). La resistencia al avance es proporcional a la anchura del objeto y la inercia es proporcional a la masa del mismo, es decir, al cubo de la anchura. Cuanto menor es un objeto, más se reduce la inercia con respecto a la resistencia al avance. Para cuerpos diminutos, la inercia se torna despreciable, quedando sólo la viscosidad como elemento a tener en cuenta.
A escala micrométrica, los desplazamientos debidos a la inercia duran alrededor de un microsegundo y la distancia recorrida es inferior a una centésima de nanómetro. Para un cuerpo micrométrico sumergido en agua, el agua tiene una viscosidad parecida a la miel.
El funcionamiento de las nanovarillas en agua oxigenada del siguiente grabado se basa en la aplicación de una fuerza continua para vencer la resistencia al avance. En el extremo de platino, cada molécula de H2O2 se descompone en una molécula de oxígeno, dos electrones y dos protones. En el extremo de oro, los electrones y los protones se combinan con cada molécula de H2O2 para producir dos moléculas de agua. Se genera así un exceso de protones en un extremo de la varilla y un déficit de protones en el otro extremo. Con esta disposición, los protones se desplazan desde el platino hacia al oro, por la superficie de la varilla.
La rueda de la derecha es un motor rotativo de 100 micras de diámetro. En ella las reacciones químicas desplazan protones y agua alrededor de los dientes haciéndola girar.
Los protones, en su desplazamiento, atraen la zona cargada negativamente de las moléculas de agua, desplazándolas e impulsando la varilla en el sentido opuesto, mediante un mecanismo de reación. Se pueden utilizar otros fluidos para conseguir mayores velocidades en las nanovarillas. Resultan interesantes las mezclas de glucosa y oxígeno y H2O2 e hidracina.
Estas nanovarillas sumergidas en agua oxigenada se mueven en direcciones aleatorias, cambiando su rumbo sin cesar y al azar, debido al movimiento browniano. Para aplicaciones reales, las nanomáquinas necesitan de un mecanismo que les guíe hacia su objetivo. Se puede conseguir un mecanismo de guiado añadiendo a las nanovarillas discos de níquel que permiten orientarse a las varillas dentro de un campo magnético.
Nanovarillas dotadas de discos de níquel.
También se ha conseguido orientar el desplazamiento de las nanovarillas aumentando la concentración de agua oxigenada en el camino que se desea que recorran.
El equipo de Pietro Tierno y Francesc Sagués, del Departamento de Química Física de la Universidad de Barcelona, han creado nanomotores formados por dos partículas magnéticas de diferente tamaño unidas por un puente de ADN. Cuando se ve afectado por un campo magnético externo el nanomotor gira. Si este nanomotor está además situado cerca de una superficie plana sólida, el giro del nanomotor provoca su desplazamiento a lo largo de esta superficie.
Partículas magnéticas unidas por un puente de ADN.
Algunos modelos de nanomotor se basan en el hecho de que las moléculas están siempre en movimiento, lo que se conoce como movimiento browniano. Se trata de crear mecanismos que permitan avanzar a los nanomotores en un sentido, impulsados por el choque de las moléculas, del fluido en el que está inmersos, contra ellos, pero impidan su avance en sentido contrario, gracias al empleo de moléculas "trinquete".
La información del artículo se ha obtenido de "Propulsión y conducción de nanorrobots", Thomas E. Mallouk y Ayusman Sen, Investigación y Ciencia, Julio 2009.
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