Nanomaszyny: były wyścigi, są skręty
Nanomaszyny to nie tylko fantazja, a koncepcja od dawna rozwijana – naukowcy organizowali już nawet wyścigi nanomaszyn. W najnowszym numerze „Nature” grupa z Manchesteru przedstawia kolejną propozycję silnika dla nanomaszyn.
W skrócie
Czym dokładnie są nanomaszyny? Na pewno nie po prostu maszynami z naszej codzienności, tyle że w małym rozmiarze – budowanie mechanizmów i układów elektronicznych w tak małej skali byłoby niezwykle trudne, a może nawet niemożliwe. Tu wykorzystuje się reakcje chemiczne. Po dodaniu odpowiednich odczynników cząsteczki ulegają ugięciu, rozwinięciu lub skręceniu, zmieniając swoją orientację przestrzenną lub nawet położenie – w ten sposób można przekształcić energię chemiczną w mechaniczną, tworząc czujniki, motory i silniki.
Badacze użyli struktury biarylu, a funkcję paliwa pełniły cząsteczki z grupy karbodiimidów. Biaryle to związki chemiczne, które pomagają dołączyć wodę do karbodiimidów (tzw. hydratacja), dzięki czemu powstaje mocznik. Aby pomysł przetestować, wytworzyli plasterek żelu biarylowego o powierzchni 1 cm kw. W pierwszym kroku poddali go działaniu promotora reakcji hydrolizy (rozpadu wiązań), co spowodowało, że plasterek spęczniał. Następnie nakropili na niego paliwo, co bardzo szybko rozpoczęło reakcję hydratacji i powtórnego kurczenia się żelu. Dalszy przebieg reakcji zależał od pewnej specjalnej właściwości cząsteczek paliwa: chiralności. Cząsteczki chiralne mają taki sam skład atomowy i są zbudowane z takich samych grup chemicznych, ale różnią się ustawieniem tych grup względem siebie. W zależności od tego, jaką konfigurację miały użyte cząsteczki paliwa, łańcuchy biarylowe budujące żel ulegały skręceniu w jedną lub drugą stronę, czemu towarzyszyło widoczne gołym okiem kurczenie się całego plasterka.
Autorzy zauważyli, że dodając karbodiimidy o różnych formach chiralnych, mogli wywołać skręcanie się łańcuchów polimerowych w prawo lub lewo, dodanie paliwa achiralnego (takiego, które ma symetryczne cząsteczki i nie tworzy form chiralnych o różnej budowie) nie wywołało zaś rotacji łańcuchów ani kurczenia się żelu.
Sięgnij do źródeł
Badania naukowe: Transducing chemical energy through catalysis by an artificial molecular motor
Autorzy publikacji nie proponują żadnej aplikacji takiego konkretnie silnika molekularnego. Ich badania pozwalają jednak lepiej zrozumieć działanie mechanizmów molekularnych i mogą pomóc w przyszłości w projektowaniu funkcjonalnych nanomaszyn.
Dziękujemy, że jesteś z nami. To jest pierwsza wzmianka na ten temat. Pulsar dostarcza najciekawsze informacje naukowe i przybliża najnowsze badania naukowe. Jeśli korzystasz z publikowanych przez Pulsar materiałów, prosimy o powołanie się na nasz portal. Źródło: www.projektpulsar.pl.