Створено перший молекулярний мотор

Європейські хіміки створили повністю синтетичний молекулярний мотор, здатний переміщати макроскопічні об'єкти.


За словами Девіда Лі (David Leigh) з Единбурзького університету (Великобританія), його групі вдалося вперше в світі успішно застосувати молекулярний двигун для переміщення в просторі макрооб'єкта. До цього виняткова монополія на використання молекулярних моторів належала Природі, яка широко застосовує їх для скорочення м'язових волокон, трансформації світлових сигналів, сприйманих сітківкою ока, в нервові імпульси і виконання інших тонких завдань.


Основу молекулярного мотора складають так звані «» нано-шатли «», створені Девідом Лі спільно з колегами з Болонського університету (Італія) та Центру фізичних досліджень при Гронінгенському університеті (Нідерланди). Вони являють собою довгі вуглеводні ланцюжки, на кожен з яких «» нанизано «» кільце з органічних молекул, хімічно не пов'язане з «» віссю «». За рахунок теплових флуктуацій кільце може хаотично переміщається вздовж вуглеводного ланцюжка. Щоб воно не зіскочило, на кінцях ланцюжків розташовані спеціальні групи, здатні утримувати кільце за рахунок водневих зв'язків.

Одна з цих груп чутлива до ультрафіолетового випромінювання, а інша побудована на основі тефлона. У звичайних умовах кільце, хаотично переміщаючись, з'єднується з першою групою, залишаючи тефлоновий «» наконечник «» вільним. Якщо ж молекулярний мотор опромінювати ультрафіолетом, водневий зв'язок розривається, кільце відчеплюється, переміщається до тефлонової частини вуглеводного ланцюжка і знову «» прилипає «» до нового господаря.

У поставленому дослідниками експерименті шар таких «» нано-шатлів «» покривав золоту поверхню. Увімкнення та вимкнення джерела ультрафіолету дозволяло керувати властивостями поверхні, довільним чином змінюючи її змочуваність. Зміна змочуваності поверхні, в свою чергу, обумовлювало переміщення лежачої на поверхні краплі води.

На відеоролику, що супроводжує публікацію в журналі Nature, видно, як під дією ультрафіолетового світла крапля рідини розміром близько двох міліметрів сплющується і починає повільно повзти по поверхні. На іншому ролику крапля піднімається по схилу під кутом 12 градусів. Не можна сказати, що цей механізм працює швидко. Помітного (на кілька міліметрів) переміщення краплі доводиться чекати кілька хвилин. Однак масштаб цього пересування в кілька мільйонів разів більший за розміри найбільш молекулярного мотора. Це все одно як якщо б міліметрового розміру двигун міг переміщати вас на кілометрові відстані.

Звичайно, даний експеримент більшою мірою - демонстрація принципової можливості створення штучних молекулярних моторів, ніж практично корисне пристосування, однак Девід Лі допускає, що подібний метод може використовуватися для прокачування рідини через тонкі капіляри, наприклад, у кремнієвих чіпах. Звичайні насоси не справляються з такою роботою, оскільки в капілярах дуже великий опір течії рідини. Однак, керуючи змочуваністю стінок капілярів, можна змусити рідину течу в потрібному напрямку.

COM_SPPAGEBUILDER_NO_ITEMS_FOUND