Nanomotor
نینو موٹور ایک سالماتی یا نینو اسکیل آلہ ہے جو توانائی کو حرکت میں تبدیل کرنے کی صلاحیت رکھتا ہے۔ یہ عام طور پر پکونیوٹن کی ترتیب پر قوتیں پیدا کر سکتا ہے۔ اگرچہ نینو پارٹیکلز کو فنکاروں نے صدیوں سے استعمال کیا ہے، جیسے کہ مشہور لائکرگس کپ میں، نینو ٹیکنالوجی میں سائنسی تحقیق حال ہی میں سامنے نہیں آئی تھی۔ 1959 میں، رچرڈ فین مین نے کیلٹیک میں منعقدہ امریکن فزیکل سوسائٹی کی کانفرنس میں "نیچے کافی جگہ ہے" کے عنوان سے ایک مشہور تقریر کی۔ اس نے ایک سائنسی شرط لگائی کہ کوئی بھی شخص کسی بھی طرف 400 مائیکرو میٹر سے چھوٹی موٹر ڈیزائن نہیں کر سکتا۔ شرط کا مقصد (زیادہ تر سائنسی شرطوں کی طرح) سائنس دانوں کو نئی ٹیکنالوجیز تیار کرنے کی ترغیب دینا تھا، اور جو بھی نینو موٹور تیار کر سکتا ہے وہ 1,000 امریکی ڈالر کے انعام کا دعوی کر سکتا ہے۔ تاہم، اس کے مقصد کو ولیم میکلیلن نے ناکام بنا دیا، جس نے نئے طریقے تیار کیے بغیر نینوموٹر تیار کیا۔ بہر حال، رچرڈ فین مین کی تقریر نے سائنس دانوں کی ایک نئی نسل کو نینو ٹیکنالوجی میں تحقیق کرنے کی ترغیب دی۔ نینو موٹور کم رینولڈ کی تعداد پر موجود مائکرو فلوڈک حرکیات پر قابو پانے کی صلاحیت کے لیے تحقیق کا مرکز ہیں۔ اسکیلپ تھیوری وضاحت کرتی ہے کہ نینو موٹروں کو کم رینولڈ کی تعداد پر حرکت پیدا کرنے کے لیے ہم آہنگی کو توڑنا چاہیے۔ اس کے علاوہ، براؤنین حرکت پر غور کیا جانا چاہیے کیونکہ ذرہ-سالوینٹ تعامل نینوموٹر کی مائع سے گزرنے کی صلاحیت کو ڈرامائی طور پر متاثر کر سکتا ہے۔ نئے نینو موٹورز کو ڈیزائن کرتے وقت یہ ایک اہم مسئلہ پیدا کر سکتا ہے۔ موجودہ نینوموٹر تحقیق ان مسائل پر قابو پانے کی کوشش کرتی ہے، اور ایسا کرنے سے، موجودہ مائیکرو فلوڈک آلات کو بہتر بنایا جا سکتا ہے یا نئی ٹیکنالوجیز کو جنم دیا جا سکتا ہے۔ کم رینالڈز نمبروں پر مائیکرو فلوڈک حرکیات پر قابو پانے کے لیے اہم تحقیق کی گئی ہے۔ اب، زیادہ دباؤ ڈالنے والا چیلنج بائیو مطابقت پذیری، سمت پر قابو اور ایندھن کی دستیابی جیسے مسائل پر قابو پانا ہے اس سے پہلے کہ نینو موٹروں کو جسم کے اندر تھرانوسٹک ایپلی کیشنز کے لیے استعمال کیا جا سکے۔ نینو ٹیوب اور نینو وائر موٹرز 2004 میں، عثمان سین اور تھامس ای میلوک نے پہلا مصنوعی اور خود مختار نینو موٹر تیار کیا۔ دو مائیکرون لمبے نینو موٹور دو حصوں، پلاٹینم اور سونے پر مشتمل تھے، جو حرکت پیدا کرنے کے لیے پانی میں پتلے ہائیڈروجن پیرو آکسائیڈ کے ساتھ اتپریرک طور پر رد عمل ظاہر کر سکتے ہیں۔ اے یو-پی ٹی نینو موٹورز میں خود مختار، غیر براؤن حرکت ہوتی ہے جو کیمیائی میلان کی اتپریرک نسل کے ذریعے پروپلشن سے پیدا ہوتی ہے۔ جیسا کہ مضمر ہے، ان کی حرکت کو ان کی حرکت کی رہنمائی کے لیے بیرونی مقناطیسی، برقی یا نظری میدان کی موجودگی کی ضرورت نہیں ہوتی ہے۔ اپنے مقامی فیلڈز بنا کر، کہا جاتا ہے کہ یہ موٹرز سیلف الیکٹروفورسس سے گزرتے ہیں۔ 2008 میں جوزف وانگ کاربن نینو ٹیوبز کو پلاٹینم کے حصے میں شامل کرکے اے یو-پی ٹی اتپریرک نینو موٹورز کی حرکت کو ڈرامائی طور پر بڑھانے میں کامیاب رہے۔ 2004 سے، مختلف شکلوں کے نینو-اور مائکرو موٹروں کے علاوہ، نینو ٹیوب اور نینو وائر پر مبنی موٹروں کی مختلف اقسام تیار کی گئی ہیں۔ ان میں سے زیادہ تر موٹرز ہائیڈروجن پیرو آکسائیڈ کو ایندھن کے طور پر استعمال کرتی ہیں، لیکن کچھ قابل ذکر مستثنیات موجود ہیں۔ یہ سلور ہالائڈ اور سلور پلاٹینم نینو موٹور ہالائڈ ایندھن سے چلنے والے ہوتے ہیں، جنہیں ماحول کی روشنی کی نمائش سے دوبارہ پیدا کیا جا سکتا ہے۔ کچھ نینو موٹروں کو مختلف ردعمل کے ساتھ متعدد محرکات کے ذریعے بھی آگے بڑھایا جا سکتا ہے۔ یہ کثیر فعال نانووائر محرک کے لحاظ سے مختلف سمتوں میں حرکت کرتے ہیں (مثال کے طور پر۔ کیمیائی ایندھن یا الٹراسونک طاقت) کا اطلاق ہوتا ہے۔ مثال کے طور پر، کیمیائی اور صوتی محرکات کے امتزاج کے ذریعے دو دھاتی نینوموٹروں کو سیال کے بہاؤ کے ساتھ یا اس کے خلاف حرکت کرنے کے لیے ریوٹیکسس سے گزرنا دکھایا گیا ہے۔ ڈریسڈن جرمنی میں، رولڈ اپ مائیکرو ٹیوب نینوموٹروں نے اتپریرک رد عمل میں بلبلوں کو استعمال کرکے حرکت پیدا کی۔ الیکٹروسٹیٹک تعاملات پر انحصار کے بغیر، بلبلے سے چلنے والا پروپلشن متعلقہ حیاتیاتی سیالوں میں موٹر کی نقل و حرکت کو قابل بناتا ہے، لیکن عام طور پر پھر بھی زہریلے ایندھن جیسے ہائیڈروجن پیرو آکسائیڈ کی ضرورت ہوتی ہے۔ اس میں وٹرو میں نینو موٹورز کی محدود ایپلی کیشنز ہیں۔ تاہم، مائیکرو ٹیوب موٹروں کے ویو ایپلی کیشن میں سے ایک کو پہلی بار جوزف وانگ اور لیانگ فینگ ژانگ نے گیسٹرک ایسڈ کو ایندھن کے طور پر استعمال کرتے ہوئے بیان کیا ہے۔ حال ہی میں ٹائٹینیم ڈائی آکسائیڈ کی شناخت نینو موٹورز کے لیے ان کی کٹاؤ مزاحم خصوصیات اور حیاتیاتی مطابقت کی وجہ سے ایک ممکنہ امیدوار کے طور پر بھی کی گئی ہے۔ اتپریرک نینو موٹورز میں مستقبل کی تحقیق اہم کارگو-ٹوونگ ایپلی کیشنز کے لیے بڑا وعدہ رکھتی ہے، جس میں سیل چھانٹنے والے مائیکروچپ ڈیوائسز سے لے کر ہدایت شدہ منشیات کی فراہمی تک شامل ہیں۔ انزیمیٹک نینو موٹورز حال ہی میں، انزیمیٹک نینو موٹورز اور مائکرو پمپس تیار کرنے کے بارے میں مزید تحقیق ہوئی ہے۔ کم رینولڈ کی تعداد پر، واحد مالیکیول انزائم خود مختار نینو موٹور کے طور پر کام کر سکتے ہیں۔ آیوسمان سین اور سمدر سینگپتا نے مظاہرہ کیا کہ کس طرح خود سے چلنے والے مائکرو پمپ ذرہ نقل و حمل کو بڑھا سکتے ہیں۔ یہ پروف آف کانسیپٹ سسٹم یہ ظاہر کرتا ہے کہ نینو موٹروں اور مائکرو پمپوں میں انزائموں کو "انجن" کے طور پر کامیابی کے ساتھ استعمال کیا جا سکتا ہے۔ اس کے بعد سے یہ دکھایا گیا ہے کہ ذرات خود تیزی سے پھیل جائیں گے جب ان کے سبسٹریٹ کے حل میں فعال انزائم مالیکیولز کے ساتھ لیپت کیا جائے گا۔ مزید برآں، یہ مائیکرو فلوئڈک تجربات کے ذریعے دیکھا گیا ہے کہ انزائم مالیکیولز اپنے سبسٹریٹ گریڈینٹ کو اوپر کی طرف موڑنے سے گزریں گے۔ یہ بھی دکھایا گیا ہے کہ اتپریرک انزائموں میں ہدایت شدہ حرکت فراہم کرنے کے لیے کافی ہے۔ صرف سرگرمی کی بنیاد پر انزائموں کو الگ کرنے کا یہ واحد طریقہ ہے۔ مزید برآں، جھرن میں موجود انزائموں نے بھی سبسٹریٹ سے چلنے والے کیموٹیکسس کی بنیاد پر جمع ہونا دکھایا ہے۔ انزائم سے چلنے والے نینو موٹورز کی ترقی نئی بائیو مطابقت پذیر ٹیکنالوجیز اور طبی ایپلی کیشنز کو متاثر کرنے کا وعدہ کرتی ہے۔ تاہم، ان ایپلی کیشنز کو سمجھنے کے لیے کئی حدود، جیسے بائیو مطابقت اور سیل میں گھسنا، پر قابو پانا پڑتا ہے۔ نئی بائیو مطابقت پذیر ٹیکنالوجیز میں سے ایک کارگو کی دشاتمک ترسیل کے لیے انزائموں کا استعمال کرنا ہوگا۔ تحقیق کی ایک مجوزہ شاخ مصنوعی آلات میں لگائے گئے سالماتی موٹروں میں زندہ خلیوں میں پائے جانے والے سالماتی موٹر پروٹین کا انضمام ہے۔ اس طرح کا موٹر پروٹین پروٹین ڈائنامکس کے ذریعے اس ڈیوائس کے اندر "کارگو" کو منتقل کرنے کے قابل ہوگا، اسی طرح جیسے کینیسن خلیوں کے اندر مائکرو ٹیوبلز کے پٹریوں کے ساتھ مختلف مالیکیولز کو منتقل کرتا ہے۔ اس طرح کے موٹر پروٹین کی نقل و حرکت کو شروع کرنے اور روکنے میں اے ٹی پی کو یو وی روشنی کے لیے حساس سالماتی ڈھانچوں میں بند کرنا شامل ہوگا۔ یو وی روشنی کی دالیں اس طرح حرکت کی دالیں فراہم کریں گی۔ مختلف بیرونی محرکات کے جواب میں ڈی این اے کی دو سالماتی تشکیل کے درمیان ہونے والی تبدیلیوں پر مبنی ڈی این اے نینو مشینیں بھی بیان کی گئی ہیں۔ ہیلیکل نینوموٹر تحقیق کی ایک اور دلچسپ سمت مقناطیسی مواد کے ساتھ لیپت ہیلیکل سلیکا ذرات کی تخلیق کا باعث بنی ہے جسے گھومنے والے مقناطیسی میدان کا استعمال کرتے ہوئے چلایا جا سکتا ہے۔ اس طرح کے نینو موٹور پروپلشن کو ایندھن دینے کے لیے کیمیائی رد عمل پر منحصر نہیں ہوتے ہیں۔ ایک ٹرائی ایکسیل ہیلم ہولٹز کنڈلی خلا میں گھومنے والی فیلڈ فراہم کر سکتی ہے۔ حالیہ کاموں سے پتہ چلتا ہے کہ اس طرح کے نینو موٹروں کو چند مائکرون کے ریزولوشن پر غیر نیوٹونین سیالوں کی گاڑھاپن کی پیمائش کے لیے کس طرح استعمال کیا جا سکتا ہے۔ یہ ٹیکنالوجی خلیوں کے اندر چپچپا نقشہ اور خلیوں سے باہر کے ماحول کی تخلیق کا وعدہ کرتی ہے۔ اس طرح کے نینو موٹورز کو خون میں حرکت کرنے کا مظاہرہ کیا گیا ہے۔ حال ہی میں، محققین کینسر کے خلیوں کے اندر ایسے نینوموٹروں کو قابو میں رکھنے میں کامیاب ہوئے ہیں جس سے وہ سیل کے اندر پیٹرن کا پتہ لگا سکتے ہیں۔ ٹیومر مائکرو انوائرمنٹ سے گزرنے والے نینوموٹروں نے کینسر سے خفیہ ایکسٹرا سیلولر میٹرکس میں سیالک ایسڈ کی موجودگی کا مظاہرہ کیا ہے۔ موجودہ چلنے والے نینو موٹرز (کلاسیکی) 2003 میں فینیمور اور دیگر۔ ایک پروٹوٹائپکل کرنٹ سے چلنے والے نینوموٹر کا تجرباتی احساس پیش کیا۔ یہ کثیر دیوار والے کاربن نینو ٹیوبز پر نصب چھوٹے سونے کے پتوں پر مبنی تھا، جس میں کاربن کی پرتیں خود حرکت کرتی تھیں۔ نینوموٹر تین گیٹ الیکٹروڈ کے ساتھ سونے کے پتوں کے الیکٹروسٹیٹک تعامل سے چلتا ہے جہاں متبادل کرنٹ لگائے جاتے ہیں۔ کچھ سال بعد، کئی دیگر گروہوں نے براہ راست دھاروں سے چلنے والے مختلف نینو موٹروں کے تجرباتی احساسات کو ظاہر کیا۔ ڈیزائن عام طور پر نامیاتی مالیکیولز پر مشتمل ہوتے ہیں جو دھاتی سطح پر جذب ہوتے ہیں جس کے اوپر اسکیننگ-ٹنلنگ-مائکروسکوپ (ایس ٹی ایم) ہوتا ہے۔ ایس ٹی ایم کی نوک سے بہنے والا کرنٹ مالیکیول یا اس کے کسی حصے کی دشاتمک گردش کو چلانے کے لیے استعمال ہوتا ہے۔ اس طرح کے نینو موٹروں کا عمل کلاسیکی طبیعیات پر منحصر ہے اور اس کا تعلق براؤنین موٹروں کے تصور سے ہے۔ نینو موٹروں کی ان مثالوں کو مالیکیولر موٹرز کے نام سے بھی جانا جاتا ہے۔ موجودہ چلنے والے نینو موٹروں میں کوانٹم اثرات ان کے چھوٹے سائز کی وجہ سے، کوانٹم میکانکس کچھ نینو موٹروں میں اہم کردار ادا کرتا ہے۔ مثال کے طور پر، 2020 میں اسٹولز اور دیگر۔ ایس ٹی ایم کے کرنٹ سے چلنے والے گھومنے والے مالیکیول سے بنے نینوموٹر میں کلاسیکی حرکت سے کوانٹم ٹنلنگ تک کراس اوور دکھایا گیا۔ کولڈ ایٹم پر مبنی اے سی سے چلنے والی کوانٹم موٹروں کو کئی مصنفین نے دریافت کیا ہے۔ آخر میں، ریورس کوانٹم پمپنگ کو نینو موٹروں کے ڈیزائن کی طرف ایک عمومی حکمت عملی کے طور پر تجویز کیا گیا ہے۔ اس صورت میں نینو موٹروں کو اڈیبیٹک کوانٹم موٹرز کہا جاتا ہے اور یہ دکھایا گیا کہ الیکٹرانوں کی کوانٹم نوعیت کو آلات کی کارکردگی کو بہتر بنانے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔ مزید دیکھیں کاربن نینو ٹیوب الیکٹروسٹیٹک موٹر مالیکیولر موٹر نینوکار اڈیبیٹک کوانٹم موٹر نینو میکانکس پروٹین ڈائنامکس مصنوعی سالماتی موٹرز مائیکرو موٹرز حوالہ جات بیرونی روابط Berkeley.edu-طبیعیات دان دنیا کا سب سے چھوٹا موٹر نینو ٹیوب نینو موٹر تحقیقی منصوبہ بناتے ہیں۔ نینو موٹر نینو ٹیکنالوجی، نینو موٹر، اور نینو پمپ نینو الیکٹرانکس