O turbină minusculă, realizată din ADN, arată ca o moară de vânt și este de sute de ori mai mică decât majoritatea bacteriilor. Aceasta se rotește atunci când este scufundată în apă sărată și ar putea fi folosită sub formă de mașină moleculară, pentru accelerarea reacțiilor chimice sau pentru transportul particulelor în interiorul celulelor.
Cees Dekker și colegii săi din cadrul Universității de Tehnologie Delft din Olanda au creat turbina minusculă, aceștia având ca inspirație o enzimă rotativă care ajută la catalizarea moleculelor care stochează energie în celulele noastre. Ei au vrut să creeze o mașină moleculară care să poată funcționa în mod similar, cum ar fi adăugarea de energie la procesele biologice sau mutarea altor molecule, fără a fi nevoie să fie împinsă sau manipulată în mod repetat în vreun fel.
Echipa de cercetători a folosit o tehnică numită origami ADN, prin intermediul căreia moleculele de ADN au fost încărcate în scafolduri (schele) și lipite într-o formă răsucită. Structura finală avea o axă și trei lame asemănătoare unei mori de vânt, o dimensiune de 25 de nanometri și aproximativ o sutime sau o miime din grosimea unui păr uman.
Când a fost scufundată în apă sărată, nanoturbina s-a rotit cu aproximativ 10 rotații pe secundă din cauza interacțiunilor electromagnetice dintre ionii de sare și ADN. Faptul că se mișca autonom a reprezentat obiectivul lucrării cercetătorilor.
„Această mașină moleculară nu este atât de diferită de un motor convențional auto. Îl alimentezi cu benzină, primești lucru mecanic. La nanoturbină, adaugi amestecul de sare, obții lucru mecanic, prin urmare rotații”, spune Dekker. De asemenea, cercetătorii au descoperit că ar putea alimenta turbina expunând-o la tensiune electrică sau prin trecerea unui flux de apă, așa cum vântul generează mișcarea palelor unei mori de vânt.
Nanoturbina ar putea fi folosită ca o elice minusculă pentru transportul particulelor. De exemplu, acest lucru ar putea fi util pentru mutarea micilor bucăți de grăsime, reținând medicamente în interiorul celulelor. Rotația sa ar putea fi, de asemenea, utilizată pentru a combina molecule împreună mai puternic într-o reacție.
Friedrich Simmel din cadrul Universității Tehnice din München, Germania, susține că realizarea nanoturbinei „de la zero” și observarea acesteia în acțiune este o realizare tehnologică. „În trecut, crearea unei nanoturbine a reprezentat o idee teoretică pentru mulți oameni de știință și aceasta este prima demonstrație că funcționează cu adevărat”, a declarat Simmel.
Cu toate acestea, analogia dintre turbinele mari și cele mici nu este exactă, spune Dean Astumian din cadrul Universității din Maine. El spune că obiectele de dimensiuni nanometrice experimentează relativ mai multă frecare pe măsură ce se deplasează prin fluide și că depind de fluctuațiile termice aleatorii, astfel încât comportamentul lor general este dificil de controlat. Mașinile moleculare trebuie proiectate pentru condiții specifice la scară nanometrică, spune Astumian.
Dekker susține faptul că împreună cu colegii săi ar fi putut întâlni noi fenomene la scară nanometrică, deoarece nu sunt siguri de ce nanoturbina își schimbă direcția de rotație atunci când apa este mai sărată. Ei investighează acest lucru cu ajutorul unor simulări detaliate pe computer. Nanoturbina ar putea reprezenta o probă pentru o nouă fizică la dimensiuni foarte mici.