Projektbeschreibung
Autonome, mit Licht aufladbare Nanoschwimmer, die sich im Dunkeln bewegen und funktionieren
Ganz nach dem Vorbild der Natur können Forschende winzige Vorrichtungen entwerfen, die Energie aus ihrer Umgebung aufnehmen und in Bewegung umwandeln, um auf diese Weise natürliche Mikroschwimmer nachzuahmen. Heute übliche photoaktive Nanoschwimmer erfordern jedoch zur Aufrechterhaltung ihrer Funktionalitäten eine konstante Energiezufuhr, wodurch ihre Anwendbarkeit in bestimmten Umgebungen (z. B. unter nicht streuenden Bedingungen) eingeschränkt ist. Im Rahmen des ERC-finanzierten Projekts PhotoSwim werden nun hybride Nanoschwimmer entwickelt, die nicht nur aus photokatalytischen, sondern auch aus lumineszierenden Materialien bestehen. Dank dieser Materialien werden die photoaktivierten Schwimmer genügend Energie speichern und abgeben können, um auch ohne konstante Lichteinstrahlung zu funktionieren und Langzeitlumineszenz zu Nachverfolgungszwecken aufzuweisen. Die Forschenden werden erkunden, wie die Bewegungsaktivierung des Nanoschwimmers im Dunkeln programmiert werden kann, indem der Energie-/Ladungstransfer zwischen den Komponenten moduliert wird.
Ziel
The realization of smart nanoswimmers capable of moving and performing desired tasks in an aqueous environment is a technological challenge due to the viscous and thermal forces exerted upon them. While various types of external stimulus can be used to activate their autonomous motion, light is the easiest to operate and most flexible, due to the opportunities that it offers for motion modulation through intensity, wavelength, and direction. However, such optical control is affected by the properties of the aqueous media, limiting the applicability of light-driven nanoswimmers to non-scattering environments. The novel approach of this project (PhotoSwim) is the design of hybrid nanoswimmers that consist not only of photocatalytic but also persistent luminescent materials in order to provide triple light-responsive, light-storage, and light-emissive properties at the material level. This project will explore the potential of these innovative photoactivated swimmers to: (1) store and emit sufficient light energy to maintain motion in the absence of external irradiation, (2) exhibit long-term luminescence for tracking purposes, (3) move and interact with their surroundings at high speeds due to efficient charge pair separation and (4) achieve a major control over their motion by wavelength tunability. The knowledge obtained will then be used to expand the applicability of these hybrid nanoswimmers in scenarios of limited light penetrability. Specifically, their capabilities to maintain their photoactivity in the presence of chemical and biological interferences, along with real-time monitoring of their location by the emitted luminescence, will be tested. In this way, the potential of advanced multi-functioning nanoswimmers to keep moving and interacting with the surroundings in scenarios where the light supply is not fully available will be demonstrated.
Wissenschaftliches Gebiet
- engineering and technologyelectrical engineering, electronic engineering, information engineeringelectronic engineeringroboticsautonomous robots
- engineering and technologynanotechnologynano-materials
- natural scienceschemical sciencesinorganic chemistry
- natural scienceschemical sciencesphysical chemistry
Schlüsselbegriffe
Programm/Programme
- HORIZON.1.1 - European Research Council (ERC) Main Programme
Thema/Themen
Finanzierungsplan
HORIZON-ERC - HORIZON ERC GrantsGastgebende Einrichtung
43007 Tarragona
Spanien