Il micro-motore azionato dalla luce

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1 Roma, 29 luglio 2015 COMUNICATO STAMPA Il micro-motore azionato dalla luce Realizzata la prima micromacchina che si muove grazie all energia diretta della luce. Lo studio della Sapienza su Nature Communications I veicoli a energia solare permettono il trasporto su terra, acqua e in aria utilizzando la luce del sole come fonte primaria di energia. La conversione della luce in movimento avviene in genere attraverso alcune fasi di trasformazione fra diverse forme di energia. Si tratta per lo più di veicoli elettrici alimentati da celle fotovoltaiche che convertono in un primo stadio la luce solare in energia elettrica. Questa strategia indiretta comporta però un elevato grado di complessità che pone grosse limitazioni alla miniaturizzazione di motori solari su scala micrometrica. D'altra parte la generazione di propulsione su piccole scale è di importanza cruciale per il funzionamento di micro e nanomacchine all'interno dei cosiddetti lab on a chip, ovvero laboratori miniaturizzati su un chip per applicazioni biomediche. E' quindi impensabile utilizzare la luce come fonte di energia per la propulsione di veicoli microscopici? Ricercatori del dipartimento di Fisica della Sapienza e dell'istituto Italiano di Tecnologia di Genova, coordinati da Roberto Di Leonardo, docente presso la Scuola Superiore di Studi Avanzati della Sapienza, hanno messo a punto una nuova strategia per la conversione diretta ed efficiente della luce in movimento. Il dispositivo consiste in una ruota di dimensioni comparabili a quelle di un globulo rosso, rivestita da uno strato di materiale fotoassorbente e sospesa sulla superficie di un liquido. In presenza di luce, un debole riscaldamento disomogeneo sbilancia la tensione superficiale sul contorno dell'oggetto e genera una torsione in grado di produrre rotazioni di 300 giri al minuto. La rotazione può essere controllata rapidamente e indefinitamente regolando la potenza della luce che investe l oggetto. L'efficienza della conversione di luce in lavoro misurata è di circa cinque ordini di grandezza maggiore degli effetti studiati in precedenza e permette di generare rotazioni con basse densità di potenza luminosa. La tensione superficiale, che permette ad esempio ad alcune specie d'insetti di camminare sull'acqua senza perforarne la superficie, diventa sempre più rilevante in sistemi di Università degli Studi di Roma La Sapienza CF PI Capo Ufficio Stampa: Alessandra Bomben Addetti Stampa: Christian Benenati - Marino Midena - Barbara Sabatini - Stefania Sepulcri Piazzale Aldo Moro 5, Roma T (+39) F (+39) comunicazione@uniroma1.it stampa@uniroma1.it

2 Pag 2 dimensioni via via più piccole - afferma Roberto Di Leonardo - Su scala micrometrica la tensione superficiale è una delle forze di maggiore intensità ma generalmente è sempre perfettamente bilanciata e non produce spostamenti netti in una direzione. Quello che abbiamo dimostrato è che il debole riscaldamento generato dalla semplice esposizione alla luce è sufficiente a sbilanciare le forze capillari e produrre una torsione netta in grado di far ruotare molto rapidamente un motore microscopico di forma asimmetrica. In futuro questi micromotori potrebbero trasportare carichi microscopici, come ad esempio singole cellule, all'interno di dispositivi miniaturizzati alimentati dalla semplice esposizione alla luce solare. *Claudio Maggi, Filippo Saglimbeni, Michele Dipalo, Francesco De Angelis, Roberto Di Leonardo, "Micro-motors with asymmetric shape efficiently convert light into work by thermo-capillary effects", Nature Communications, doi: /ncomms8855 Info Roberto Di Leonardo NANOTEC-CNR, Istituto di Nanotecnologia Dipartimento di Fisica Scuola Superiore di Studi Avanzati T (+39) roberto.dileonardo@phys.uniroma1.it

3 Fisica: a La Sapienza di Roma creato motore che va a fotoni 18:10 29 LUG 2015 (AGI) - Roma, 29 lug. - Creato un motore che gira solo per effetto diretto della luce. A metterlo a punto un gruppo di ricercatori dell'universita' La Sapienza di Roma, che hanno pubblicato i risultati dei loro esperimenti sulla rivista Nature Communications. Attualmente l'unico modo per trasformare l'energia del Sole, in movimento e' quello che passa attraverso l'utilizzo dei motori elettrici alimentati da cellule fotovoltaiche. Questa strategia indiretta comporta pero' un elevato grado di complessita' che pone grosse limitazioni alla miniaturizzazione di motori solari su scala micrometrica. D'altra parte la generazione di propulsione su piccole scale e' di importanza cruciale per il funzionamento di micro e nanomacchine all'interno dei cosiddetti lab on a chip, ovvero laboratori miniaturizzati su un chip per applicazioni biomediche. I ricercatori del dipartimento di Fisica della Sapienza e dell'istituto Italiano di Tecnologia di Genova, coordinati da Roberto Di Leonardo, docente presso la Scuola Superiore di Studi Avanzati della Sapienza, hanno messo a punto una nuova strategia per la conversione diretta ed efficiente della luce in movimento. Il dispositivo consiste in una "ruota" di dimensioni comparabili a quelle di un globulo rosso, rivestita da uno strato di materiale fotoassorbente e sospesa sulla superficie di un liquido. In presenza di luce, un debole riscaldamento disomogeneo sbilancia la tensione superficiale sul contorno dell'oggetto e genera una torsione in grado di produrre rotazioni di 300 giri al minuto. La rotazione puo' essere controllata rapidamente e indefinitamente regolando la potenza della luce che investe l'oggetto. L'efficienza della conversione di luce in lavoro misurata e' di circa cinque ordini di grandezza maggiore degli effetti studiati in precedenza e permette di generare rotazioni con basse densita' di potenza luminosa. "La tensione superficiale, che permette ad esempio ad alcune specie d'insetti di camminare sull'acqua senza perforarne la superficie, diventa sempre piu' rilevante in sistemi di dimensioni via via piu' piccole - afferma Roberto Di Leonardo - Su scala micrometrica la tensione superficiale e' una delle forze di maggiore intensita' ma generalmente e' sempre perfettamente bilanciata e non produce spostamenti netti in una direzione. Quello che abbiamo dimostrato e' che il debole riscaldamento generato dalla semplice esposizione alla luce e' sufficiente a sbilanciare le forze capillari e produrre una torsione netta in grado di far ruotare molto rapidamente un motore microscopico di forma asimmetrica. In futuro questi micromotori potrebbero trasportare carichi microscopici, come ad esempio singole cellule, all'interno di dispositivi miniaturizzati alimentati dalla semplice esposizione alla luce solare''.

4 Arriva la prima micromacchina spinta dalla luce La micromacchina spinta dalla luce Pubblicato il: 29/07/ :33 Realizzata la prima micromacchina che si muove grazie all energia diretta della luce. "I veicoli a energia solare permettono il trasporto su terra, acqua e in aria utilizzando la luce del sole come fonte primaria di energia. La conversione della luce in movimento avviene in genere attraverso alcune fasi di trasformazione fra diverse forme di energia" spiegano i ricercatori del dipartimento di Fisica della Sapienza e dell'istituto Italiano di Tecnologia di Genova, coordinati da Roberto Di Leonardo, docente presso la Scuola Superiore di Studi Avanzati dell'ateneo della Capitale il cui studio è stato pubblicato su Nature Communications. "Si tratta per lo più -proseguono gli scienziati- di veicoli elettrici alimentati da celle fotovoltaiche che convertono in un primo stadio la luce solare in energia elettrica. Questa strategia indiretta comporta però un elevato grado di complessità che pone grosse limitazioni alla miniaturizzazione di motori solari su scala micrometrica". I ricercatori hanno così messo a punto una nuova strategia per la conversione diretta ed efficiente della luce in movimento. Ed in futuro "questi micromotori potrebbero trasportare carichi microscopici, come ad esempio singole cellule, all'interno di dispositivi miniaturizzati alimentati dalla semplice esposizione alla luce solare" afferma Roberto Di Leonardo. Il dispositivo consiste in una 'ruota' di dimensioni comparabili a quelle di un globulo rosso, rivestita da uno strato di materiale fotoassorbente e sospesa sulla superficie di un liquido. In presenza di luce, un debole riscaldamento disomogeneo sbilancia la tensione superficiale sul contorno dell'oggetto e genera una torsione in grado di produrre rotazioni di 300 giri al minuto. "La tensione superficiale, che permette ad esempio ad alcune specie d'insetti di camminare sull'acqua senza perforarne la superficie, diventa sempre più rilevante in sistemi di dimensioni via via più piccole" spiega Di Leonardo. "Su scala micrometrica -aggiunge- la tensione superficiale è una delle forze di maggiore intensità ma generalmente è sempre perfettamente bilanciata e non produce spostamenti netti in una direzione". "Quello che abbiamo dimostrato -aggiunge ancora il ricercatore- è che il debole riscaldamento generato dalla semplice esposizione alla luce è sufficiente a sbilanciare le forze capillari e produrre una torsione netta in grado di far ruotare molto rapidamente un motore microscopico di forma asimmetrica".

5 Quotidiano Data Pagina Foglio Codice abbonamento: Sapienza - carta stampata Pag. 8

6 29 luglio 2015 NANOTEC-CNR: Il micro-motore azionato dalla luce Comunicato stampa - Realizzata la prima micromacchina che si muove grazie all energia diretta della luce. Lo studio della Sapienza su Nature Communications Roma, 20 luglio I veicoli a energia solare permettono il trasporto su terra, acqua e in aria utilizzando la luce del sole come fonte primaria di energia. La conversione della luce in movimento avviene in genere attraverso alcune fasi di trasformazione fra diverse forme di energia. Si tratta per lo più di veicoli elettrici alimentati da celle fotovoltaiche che convertono in un primo stadio la luce solare in energia elettrica. Questa strategia indiretta comporta però un elevato grado di complessità che pone grosse limitazioni alla miniaturizzazione di motori solari su scala micrometrica. D'altra parte la generazione di propulsione su piccole scale è di importanza cruciale per il funzionamento di micro e nanomacchine all'interno dei cosiddetti lab on a chip, ovvero laboratori miniaturizzati su un chip per applicazioni biomediche. È quindi impensabile utilizzare la luce come fonte di energia per la propulsione di veicoli microscopici? Ricercatori del dipartimento di Fisica della Sapienza e dell'istituto Italiano di Tecnologia di Genova, coordinati da Roberto Di Leonardo, docente presso la Scuola Superiore di Studi Avanzati della Sapienza, hanno messo a punto una nuova strategia per la conversione diretta ed efficiente della luce in movimento. Il dispositivo consiste in una ruota di dimensioni comparabili a quelle di un globulo rosso, rivestita da uno strato di materiale fotoassorbente e sospesa sulla superficie di un liquido. In presenza di luce, un debole riscaldamento disomogeneo sbilancia la tensione superficiale sul contorno dell'oggetto e genera una torsione in grado di produrre rotazioni di 300 giri al minuto. La rotazione può essere controllata rapidamente e indefinitamente regolando la potenza della luce che investe l oggetto. L'efficienza della conversione di luce in lavoro misurata è di circa cinque ordini di grandezza maggiore degli effetti studiati in precedenza e permette di generare rotazioni con basse densità di potenza luminosa. La tensione superficiale, che permette ad esempio ad alcune specie d'insetti di camminare sull'acqua senza perforarne la superficie, diventa sempre più rilevante in sistemi di dimensioni via via più piccole - afferma Roberto Di Leonardo - Su scala micrometrica la tensione superficiale è una delle forze di maggiore intensità ma generalmente è sempre perfettamente bilanciata e non produce spostamenti netti in una direzione. Quello che abbiamo dimostrato è che il debole riscaldamento generato dalla semplice esposizione alla luce è sufficiente a sbilanciare le forze capillari e produrre una torsione netta in grado di far ruotare molto rapidamente un motore microscopico di forma asimmetrica. In futuro questi micromotori potrebbero trasportare carichi microscopici, come ad esempio singole cellule, all'interno di dispositivi miniaturizzati alimentati dalla semplice esposizione alla luce solare. *Claudio Maggi, Filippo Saglimbeni, Michele Dipalo, Francesco De Angelis, Roberto Di Leonardo, "Micromotors with asymmetric shape efficiently convert light into work by thermo-capillary effects", Nature Communications, doi: /ncomms8855

7 Quotidiano Data Pagina Foglio Codice abbonamento: Sapienza - carta stampata Pag. 11

8 AMBIENTE Realizzata la prima micro macchina ad energia solare 30 Luglio 2015 MILANO. È italiana la prima micro-macchina a energia solare: grande quanto un globulo rosso, potrà trasportare carichi microscopici (ad esempio singole cellule) all'interno di dispositivi miniaturizzati alimentati dalla luce, come ad esempio i famosi 'lab on chip' (laboratori su chip) usati in campo biomedico. Il meccanismo è stato messo a punto dai ricercatori dell'università Sapienza di Roma in collaborazione con quelli dell'istituto Italiano di Tecnologia(Iit) di Genova: i risultati del loro studio sono pubblicati su Nature Communications. Il dispositivo consiste in una minuscola 'ruota' (grande quanto un globulo rosso) rivestita da uno strato di materiale fotoassorbente e sospesa sulla superficie di un liquido. In presenza di luce, il debole riscaldamento sbilancia la tensione superficiale sul contorno dell'oggetto e genera una torsione in grado di produrre rotazioni di 300 giri al minuto. La rotazione può essere controllata regolando la potenza della luce che investe l'oggetto. La micro-macchina è molto efficiente nel convertire l'energia della luce in lavoro meccanico, e per questo permette di generare rotazioni anche con basse densità di potenza luminosa. «La tensione superficiale, che permette ad esempio ad alcune specie di insetti di camminare sull'acqua senza perforarne la superficie, diventa sempre più rilevante in sistemi di dimensioni via via più piccole», afferma il coordinatore dello studio Roberto Di Leonardo, docente presso la Scuola Superiore di Studi Avanzati della Sapienza. «In futuro - aggiunge - questi micromotori potrebbero trasportare carichi microscopici, come ad esempio singole cellule, all'interno di dispositivi miniaturizzati alimentati dalla semplice esposizione alla luce solare»: un esempio su tutti è quello dei 'lab on a chip', i laboratori miniaturizzati su chip per applicazioni biomediche.

9 Iit, nasce la prima micro-macchina a energia solare E' grande quanto un globulo rosso e può trasportare cellule da analizzare nei 'laboratori su chip' di FpS Media Genova, (Fps Media). È italiana la prima micro-macchina a energia solare. Ed è piccola davvero, dato che ha le stesse dimensioni di un globulo rosso. Potrà trasportare carichi microscopici (ad esempio singole cellule) all'interno di dispositivi miniaturizzati alimentati dalla luce, come ad esempio i 'lab on chip' (laboratori miniaturizzati su chip) usati in campo biomedico. Il meccanismo è stato messo a punto dai ricercatori dell'università Sapienza di Roma in collaborazione con quelli dell'istituto Italiano di Tecnologia (Iit) di Genova: i risultati del loro studio sono pubblicati su Nature Communications. Il dispositivo consiste in una minuscola 'ruota' (grande quanto un globulo rosso) rivestita da uno strato di materiale fotoassorbente e sospesa sulla superficie di un liquido. In presenza di luce, il debole riscaldamento sbilancia la tensione superficiale sul contorno dell'oggetto e genera una torsione in grado di produrre rotazioni di 300 giri al minuto. La rotazione può essere controllata regolando la potenza della luce che investe l'oggetto. La micro-macchina è molto efficiente nel convertire l'energia della luce in lavoro meccanico, e per questo permette di generare rotazioni anche con basse densità di potenza luminosa. "La tensione superficiale, che permette ad esempio ad alcune specie di insetti di camminare sull'acqua senza perforarne la superficie, diventa sempre più rilevante in sistemi di dimensioni via via più piccole", afferma il coordinatore dello studio Roberto Di Leonardo, docente presso la Scuola Superiore di Studi Avanzati della Sapienza. "In futuro - aggiunge - questi micromotori potrebbero trasportare carichi microscopici, come ad esempio singole cellule, all'interno di dispositivi miniaturizzati alimentati dalla semplice esposizione alla luce solare".

10 Ricerca, realizzata la prima micromacchina spinta dalla luce Il Dipartimento dipartimento di Fisica della Sapienza e dell Istituto Italiano di Tecnologia di Genova hanno realizzato il primo prototipo di veicolo elettrico alimentato dalla semplice esposizione alla luce solare 29 luglio :12 - Valentina Ferrandello immagine d'archivio Realizzata la prima micromacchina che si muove grazie all energia diretta della luce. I veicoli a energia solare permettono il trasporto su terra, acqua e in aria utilizzando la luce del sole come fonte primaria di energia. La conversione della luce in movimento avviene in genere attraverso alcune fasi di trasformazione fra diverse forme di energia spiegano i ricercatori del dipartimento di Fisica della Sapienza e dell Istituto Italiano di Tecnologia di Genova, coordinati da Roberto Di Leonardo, docente presso la Scuola Superiore di Studi Avanzati dell Ateneo della Capitale il cui studio è stato pubblicato su Nature Communications. Si tratta per lo più -proseguono gli scienziati- di veicoli elettrici alimentati da celle fotovoltaiche che convertono in un primo stadio la luce solare in energia elettrica. Questa strategia indiretta comporta però un elevato grado di complessità che pone grosse limitazioni alla miniaturizzazione di motori solari su scala micrometrica. I ricercatori hanno così messo a punto una nuova strategia per la conversione diretta ed efficiente della luce in movimento. Ed in futuro questi micromotori potrebbero trasportare carichi microscopici, come ad esempio singole cellule, all interno di dispositivi miniaturizzati alimentati dalla semplice esposizione alla luce solare afferma Roberto Di Leonardo. Il dispositivo consiste in una ruota di dimensioni comparabili a quelle di un globulo rosso, rivestita da uno strato di materiale fotoassorbente e sospesa sulla superficie di un liquido. In presenza di luce, un debole riscaldamento disomogeneo sbilancia la tensione superficiale sul contorno dell oggetto e genera una torsione in grado di produrre rotazioni di 300 giri al minuto. La tensione superficiale, che permette ad esempio ad alcune specie d insetti di camminare sull acqua senza perforarne la superficie, diventa sempre più rilevante in sistemi di dimensioni via via più piccole spiega Di Leonardo. Su scala micrometrica -aggiunge- la tensione superficiale è una delle forze di maggiore intensità ma generalmente è sempre perfettamente bilanciata e non produce spostamenti netti in una direzione. Quello che abbiamo dimostrato - aggiunge ancora il ricercatore- è che il debole riscaldamento generato dalla semplice esposizione alla luce è sufficiente a sbilanciare le forze capillari e produrre una torsione netta in grado di far ruotare molto rapidamente un motore microscopico di forma asimmetrica.