Nanorobotica: onderzoekers bouwen kleine motoren van DNA

Zonder verdere interferentie zal de rotatie willekeurig heen en weer zwaaien. Daarom doopte het team ook twee elektroden in de oplossing en liet ze wisselstroom vloeien. De afwisselende richting van spanning veranderde het energielandschap dat wordt ervaren door de lange DNA-armen, waardoor rotatie in één richting gemakkelijker wordt door een mechanisme dat bekend staat als een Browniaanse knipperende ratel.

Verander deze passieve apparaten in echte schijven. De microfoto’s laten zien dat onder deze omstandigheden elke arm – hoewel willekeurig schudde – altijd gemiddeld in dezelfde richting draaide.

Op zichzelf doet de nanoactuator niets anders dan de weerstand van de omringende oplossing overwinnen. “Het is als zwemmen: je gaat vooruit en doet veel werk dat in het water verdampt”, zegt Dietz. Maar om te bewijzen dat de motor ook nuttig werk kon doen, gingen de onderzoekers nog een stap verder: ze bevestigden een andere DNA-streng aan hun rotor en lieten deze opgerold als een haarveer die wordt gebruikt om versnellingen te schakelen in een mechanisch horloge dat wordt gebruikt. Een dergelijk mechanisme zou nanomachines kunnen helpen om energie op te slaan of andere mechanische componenten te trekken, zegt Dietz.

De motor is voor hem het eerste belangrijke bewijs dat het principe werkt en dat met behulp van DNA-origamitechnologie niet alleen statische nanosystemen kunnen worden gemaakt, maar ook systemen die werk kunnen doen. “Natuurlijk was ik heel blij dat ik ons ​​werk in Nature kon publiceren”, zegt Hendrik Dietz. “Voor mij is het direct nadenken over het volgende project een katalysator voor mij.” Zijn leerstoel is immers net omgedoopt van “Molecular Design” naar “Moleculaire Robotica”.