Nanomotores

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Marco teórico

Nanotecnología

La nanotecnología es emplear el conocimiento sobre la manipulación de la materia a niveles o escalas nanoscopicas para lograr así la creación de tecnología en beneficio de la sociedad; como por ejemplo la creación de nanomáquinas para que desempeñen funciones tales como: el transporte de fármacos a través del cuerpo humano, extracción de energía atreves deenlaces químicos, construcción de circuitos electrónicos nanoscopicos, destrucción de moléculas toxicas presentes en el cuerpo humano y entre otras aplicaciones.

Nanomotores

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Los desplazamientos de los nanomotores dependen del espacio en donde se los vaya a aplicar por ejemplo, si un nanomotor se va aplicar en fluidos se necesita más energía que cuando se los aplique en el aire libre,esto se debe a que la viscosidad de los fluidos y mucho mayor a la viscosidad del aire y la resistencia de desplazamiento o avance es proporcional a la anchura del objeto. También depende de la inercia del nanomotor que es la resistencia que se presenta al cambiar la velocidad a la que se mueve el nanomotor y es proporcional a la masa del mismo. Por esta razón la inercia puede ser despreciable casiigual a cero y quedando así sola la viscosidad del medio en donde opera el nanomotor.

Hay que tomar en cuenta que para aplicaciones reales, las nanomáquinas necesitan ser orientadas hacia su objetivo y esto se puede lograr mediante un campo magnético.

En la figura 1 se puede observar un motor formado por dos partículas magnéticas de diferente tamaño unidas por un puente de ADN. Cuando se veafectado 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.

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Figura 1: MOTOR FORMADO POR PARTÍCULAS MAGNÉTICAS UNIDAS POR UN PUENTE DE ADN

Algunos modelos de nanomotor se basan en el hecho de que las moléculas están siempre enmovimiento, lo que se conoce como movimiento browniano (Ver figura 1). 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 inmerso, contra ellos, pero impidan su avance en sentido contrario, gracias al empleo de moléculas "trinquete".

Entonces se pueden diferenciar entre los nanomotores dos modelos oclases que son:

• Motor biológico o motor molecular.

• Motor artificial o motores térmicos

Motor molecular

Los motores moleculares son motores en los que los movimientos individuales de unas pocas moléculas son responsables de la conversión de una forma de energía (principalmente química) en trabajo. En la naturaleza, están en el origen de todos los movimientos de los seres vivos.También serían componentes importantes de eventuales nanomáquinas.

La principal diferencia con los motores macroscópicos se debe a la escala de las energías que entran en juego. En efecto para mover masas moleculares a distancias de unos pocos nanómetros, el trabajo necesario es del orden de la energía libre de un termostato a temperatura ambiente. Los motores moleculares están generalmente muyinfluenciados por su entorno, y no pueden ser descritos más que por teorías estadísticas.

Modelos

Se distinguen comúnmente los motores moleculares rotativos y los motores moleculares lineales (Ver figura 2). Los primeros están involucradas en la síntesis del combustible celular esencial el ATP (adenosin trifosfato) y en la propulsión de las bacterias. Los segundos están involucrados en eltransporte intracelular, en la motilidad celular, en la mitosis, en la organización de la célula, en las contracciones musculares, en los movimientos de los cilios y flagelos, o en la detección del sonido.

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Figura 2: MODELOS DE MOTORES MOLECULARES:

• a. MOTORES MOLECULARES LINEALES

• b. MOTORES MOLECULARES ROTATORIOS

Los procesos químicos y físicos que ocurren en estos motores han...
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