Rotation på en otteformet sti

Kemiske ingeniører ved Ludwig-Maximilians-Universität (LMU) i München, Tyskland, har udviklet den første molekylære motor, der muliggør en otteformet bevægelse.

Molekylære motorer konverterer ekstern leveret energi til retningsbevægelser og er dermed et vigtigt grundlag for fremtidige anvendelser inden for nanoteknologi. De første sådanne motorer blev udviklet i slutningen af ​​1990'erne, og siden er et voksende antal forskellige systemer blevet etableret. En specialist på dette område er LMU -kemikeren Dr. Henry Dube, som nu har opnået et vigtigt gennembrud med sin doktorand Aaron Gerwien:Som rapporteret af forskerne i tidsskriftet Naturkommunikation , det er lykkedes dem at udvikle en molekylær motor, der kan udføre en tidligere uopnåelig kompleks bevægelse på en otteformet vej.

Alle molekylære motorer udviklet af Dube er baseret på den samme klasse af molekyler, såkaldte hemithioindigo farvestoffer, som forskerne kemisk modificerer. Bevægelsen opstår, når motorerne roterer på forskellige måder omkring kemiske bindinger i molekylet. "Alle kendte molekylære motorer til dato, imidlertid, kun var i stand til at bevæge sig lineært eller rotere i cirkler, "siger Dube. Forskerne opdagede den nye motor, da de indsatte en såkaldt julolidin-gruppe for at forbedre deres motorers koblingsegenskaber." Som et forsøg, vi opdagede derefter, at de strukturelle ændringer fører til denne helt nye bevægelse, "siger Dube." Sandsynligvis fordi julolidin er en meget stærk elektrondonor. "

Alt i alt, den otte-formede bevægelse af den nye motor foregår i fire trin, der veksler mellem lysdrevne og termisk drevne bindingsrotationer. I denne sammenhæng, de termiske trin fremkalder en såkaldt hula-twist rotation, som forårsager en strukturændring, der forhindrer omvendt bevægelse. En anden fordel ved den nye motor er, at de lysdrevne trin kan induceres af grønt lys, for eksempel ved bestråling ved hjælp af grønne lysdioder. Grønt lys er meget mindre energirigt end UV- eller blåt lys, som bruges til at drive de fleste eksisterende motorer. Grønt lys har derfor mindre skadelig indflydelse på motorens miljø end lys af højere energi, som kunne, for eksempel, nedbryde kemiske bindinger. Forskerne er overbeviste om, at deres nye motorsystem vil udvide mulighederne for molekylære maskiner betydeligt og åbne helt nye applikationer for nanoteknologi.