Forskere udvikler en ny type syntetisk molekylær maskine

Forskere ved University of Twentes forskningsinstitut MESA+ konstruerer molekylære maskiner, der er i stand til at udøve en målbar kraft på nanoskala og i flydende miljø. Designet af disse maskiner er baseret på selvsamlende supramolekylære rør, som kan akkumulere og lagre energi fra lys og omdanne det til et mekanisk arbejde. Tubulerne blev inspireret af de biomolekylære strukturer, der transporterer molekylær last i celler. Forskningen er blevet offentliggjort i det førende videnskabstidsskrift PNAS .

Molekylære maskiner-enheder i nanostørrelse, der konverterer energi til bevægelse-har været et globalt hott emne lige siden Ben Feringa vandt Nobelprisen sidste år. Det er et relativt nyt forskningsfelt, men i naturen findes molekylære maskiner overalt; for eksempel, de er ansvarlige for muskelsammentrækning, bevægelse i sædceller og bakterier, celledeling, og DNA -replikation i cellekernen.

Selvmontering

På grund af deres ekstremt lille skala, og det faktum, at de fleste kunstige molekylære maskiner kun kan fungere, når de suspenderes i en væske, det er generelt umuligt at høste den kraft, de kan udøve, når de opererer i et 'stormfuldt' miljø med den allestedsnærværende (allestedsnærværende) Browniske bevægelse (tilfældig bevægelse af partikler suspenderet i en væske). Alligevel, at gøre disse kræfter målbare er præcis, hvad der er nødvendigt for at tage dem i brug. Tibor Kudernac, University of Twente -forsker og tidligere kollega af Ben Feringa, satte sig derfor det mål at udvikle syntetiske molekylære maskiner, hvis kraft kunne måles og tages i brug. For at opnå dette, han rettede sig mod supramolekylær kemi, og selvsamling i særdeleshed. Kudernac og hans medforskere har udviklet kemiske byggesten, der naturligt klynger sig sammen for at danne tubuli, rørlignende strukturer op til en mikrometer lange og få nanometer brede. Når disse tubuli belyses med lys, mekanisk belastning ophobes i deres struktur, indtil en tærskelværdi overskrides, og strukturen pludselig falder fra hinanden, frigive energien. På denne måde, det lykkedes forskerne at konvertere lysenergi til en lagret belastningsenergi, der efterfølgende giver næring til den specifikke mekaniske reaktion.