Alle afviklede:En reversibel molekylær hvirvel

I løbet af de sidste par årtier har forskere bygget små molekylære maskiner, der roterer eller flytter andre molekyler. Det er dog svært at bestemme det mekaniske arbejde og de kræfter, som disse små ting frembringer, hvilket er vigtigt, når du bruger dem som nanorobotter eller i kunstige muskler. Nu i Journal of the American Chemical Society , rapporterer forskere om molekylære motorer, der drejer og drejer sig som hvirvlende legetøj - hvilket muliggør måling af energien og drejningsmomentet af deres rotationer.

Naturen laver allerede en række molekylære maskiner, hvad enten det er i de hårlignende flageller, der driver bakterier, eller i det roterende enzym, der producerer den energilagrende forbindelse adenosintrifosfat (ATP). Forskere har skabt deres egne versioner med det mål at bruge dem som transportører eller pumper eller til at lave materialer, der kan lagre og frigive mekanisk energi. Selvom mange designs nu eksisterer, er det stadig vanskeligt at konstruere dem til gentagne rotationer og at måle, hvor meget arbejde - eller kraft påført over en afstand - de kan udøve. Så Nicolas Giuseppone og kolleger satte sig for at bygge molekylære maskiner med reversibel cyklisk bevægelse, som ville sætte dem i stand til at gøre netop det.

Forskerne konstruerede en otte-formet molekylær maskine med en roterende motor i midten og en polymerkæde i hver af dens to sløjfer. Ultraviolet lys aktiverede rotation ved skæringspunktet mellem ottetallet og fik løkkerne til at sno sig rundt om hinanden en, to eller tre gange. Når lyset blev slukket, viklede maskinerne med mindre løkker sig gradvist ud for at lette belastningen, ligesom afviklingen af ​​et hvirvlende legetøj. Forskerne udførte derefter vridnings- og vridningseksperimenter ved forskellige temperaturer for at beregne arbejdet, kraften og drejningsmomentet. Hvirvelen udøvede et drejningsmoment svarende til det velkendte enzym, der producerer ATP, og gav dermed et lovende indblik i den mekaniske energi, der kunne lagres og frigives af disse miniscule maskiner. + Udforsk yderligere

Eksperimenter med enkelt molekyle afslører kraftkapacitet hos kunstige molekylære motorer