Трое инженеров из Калифорнийского университета в Сан-Диего испытали «микроракеты» с химическим приводом, способные очень быстро перемещаться в кислых средах.
Конструируя новые устройства, американцы ориентировались на уже известные образцы, расходующие топливо — пероксид водорода H2O2 — при движении. Механизм их действия прост: H2O2 разлагается на платине, которая находится на внутренней поверхности помещённой в раствор микроразмерной цилиндрической трубки, реакция создаёт струю пузырьков кислорода, выбрасываемых назад, а сам снаряд идёт вперёд.
Поскольку H2O2 в растворе должно быть много, а концентрированный пероксид водорода опасен, такие разработки особой популярности не снискали. «Мы знали об этой проблеме и изначально ориентировались на то, чтобы исключить всякую необходимость заправки «ракет» специальным топливом, — рассказывает один из участников исследования Джозеф Ван (Joseph Wang). — Как оказалось, в естественных кислых растворах поставленная задача решается довольно легко. Наши самодвижущиеся конструкции могут работать, скажем, в желудке человека или в ванне для влажного травления кремния, что открывает хорошие перспективы их использования в биомедицине и на производстве».
Длина «ракет», изготовленных г-ном Ваном и его коллегами, составляет около 10 мкм, а диаметр — 2–5 мкм. Трубки были выполнены из обычного полианилина, а их внутреннюю поверхность покрыли тонким слоем цинка. Когда такие цилиндры попадают в сильнокислый раствор, на поверхности Zn проходит спонтанная окислительно-восстановительная реакция с выделением пузырьков водорода.
Как и следовало ожидать, параметры движения устройств нового типа зависят от pH раствора. Наибольшую скорость, равную 1 050 мкм/с, трубка 5- микрометрового диаметра развивала при pH, равном –0,2; если значение поднималось до 1,3, скорость падала до ~10 мкм/с. Максимальная продолжительность действия оригинального химического двигателя также определяется величиной pH и величиной запасов цинка и варьируется от десяти секунд до двух минут.
В отдельной серии экспериментов авторы показали возможность управления «ракетами», на внешнюю поверхность которых были нанесены титан и никель. Эти дополнительные слои позволили чётко контролировать движение трубок, приспособленных для транспортировки небольшого полистирольного груза, с помощью магнитного поля.
