Un motore a fotoni

Sono i fotoni ad attivare un nuovo tipo di motore, creato dai ricercatori dell’Università La Sapienza di Roma. Pubblica lo studio la rivista Nature communications. Fino a oggi avevamo un solo sistema per utilizzare l’energia prodotta dal Sole: utilizzare motori elettrici con cellule fotovoltaiche. Nasce un problema, tuttavia, quando si tratta di miniaturizzare i motori solari su scala micrometrica. Come si può agire, se si vogliono alimentare micro- e nano-macchine, che funzionano in laboratori miniaturizzati su un chip (lab on a chip, ndr), usati per applicazioni biomediche? Si sono occupati della questione gli studiosi del dipartimento di Fisica della Sapienza e dell’Istituto Italiano di Tecnologia di Genova: coordinava Roberto Di Leonardo, docente presso la scuola superiore di Studi Avanzati della Sapienza.

Entriamo nei dettagli del dispositivo

Per convertire la luce in movimento in modo utile a queste esigenze, è stato creato un dispositivo dotato di una “ruota” grande quasi come un globulo rosso, sospesa sulla superficie di un liquido. La investe materiale fotoassorbente. Che cosa avviene in presenza di luce? Basta un debole riscaldamento disomogeneo per sbilanciare la tensione superficiale del contorno dell’oggetto. Si crea così una torsione, con rotazioni di trecento giri al minuto. Se si regola la potenza della luce che colpisce l’oggetto, è possibile controllare la rotazione. In tal modo, si converte la luce in lavoro, con un’efficienza maggiore, per cinque ordini di grandezza, rispetto agli effetti studiati in precedenza. Anche basse intensità di potenza luminosa possono generare rotazioni.

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Come è nata l’idea

Osservando gli insetti, che si muovono sull’acqua senza perforarne la superficie, si è capita l’importanza della tensione superficiale. Si tratta di una delle forze più intense su scala micrometrica. Abbiamo illustrato che cosa avviene quando essa viene sbilanciata, a opera di un debole riscaldamento. Si pensa, in futuro, a micromotori in grado di trasportare carichi microscopici, come singole cellule, in dispositivi miniaturizzati.