Прорыв в области электродвижения ускоряет нанороботов в 100 000 раз быстрее

• Ученые впервые разработали недорогой бесконтактный метод электрического поля для управления нанороботическими руками.
• Электрическое рулевое управление обеспечивает резкое увеличение скорости, что делает нанороботов достаточно быстрыми для молекулярного производства в реальном времени.
• Потенциальные области применения включают диагностику, фармацевтический синтез и прецизионные молекулярные манипуляции.

Исследователи из Технического университета Мюнхена разработали электрическую двигательную систему, которая приводит в движение нанороботов на основе ДНК в 100 000 раз быстрее, чем традиционные биохимические методы, открывая возможность создания полностью автономных молекулярных заводов.

Эта веха знаменует собой первую демонстрацию плоского вращения и управления руками нанороботов с помощью внешних электрических полей.

Нанороботы ДНК-оригами

Достижения в области ДНК-оригами позволяют создавать функциональные наномашины в больших масштабах и по низкой цене. Тем не менее, их практическое применение было ограничено медленным движением, которое обычно приводится в действие нитями ДНК, ферментами или светом.

По сравнению с оптическими пинцетами, магнитными манипуляциями или методами сканирующего зонда, электрическое управление обеспечивает на порядки более быстрое движение, требуя при этом недорогих бесконтактных инструментов.

В этом исследовании ученые добились увеличения скорости на пять порядков по сравнению с самыми быстрыми ДНК-моторами, о которых сообщалось ранее.

Приведение в действие биомолекул, управляемое электрическим полем

Внутренний отрицательный заряд ДНК делает ее чувствительной к электрическим полям, что позволяет точно управлять наноботами. Команда изготовила миллионы рычагов длиной 400 нм, установленных на опорных пластинах размером 55×55 нм, с гибким соединением, допускающим случайное вращение вокруг горизонтальной оси.

Ссылка:Sciencemag, 2026 . – Мюнхенский технический университет

Пометив кончики рук флуоресцентными красками, команда визуализировала движение под микроскопом. Регулировка направления электрического поля вызывала обратимую переориентацию руки в миллисекундном масштабе, эффективно инициируя передвижение в практических пределах времени.

Приложения и будущие направления

Помимо простой транспортировки, электрическая двигательная платформа может воздействовать на биомолекулы, открывая возможности для адресной доставки лекарств, высокопроизводительной диагностики и химического синтеза на кристалле.

Миллионы этих нанороботов могут работать параллельно, обеспечивая быстрый скрининг конкретных аналитов или сборку сложных молекулярных структур.

Масштабируемая интеграция с методами литографического рисунка и самосборки позволяет создавать протяженные решетки или нитевидные сети наноробототехнических рычагов, облегчая создание крупномасштабных гибридных систем.

Алгоритмическая самосборка позволяет создавать разнообразные роботизированные платформы, адаптированные к конкретным задачам, а нанесение литографического рисунка на подложку обеспечивает точный контроль ориентации.

Манипулирование отдельными руками становится возможным благодаря наноструктурированным управляющим электродам, что открывает путь к синтезу ДНК-матриц и высокоселективным наноманипуляциям.