Manipulering af rotationsretningen af ​​kunstige molekylære motorer ved hjælp af supramolekyler

En forskergruppe fremstillede i fællesskab molekylære motorer på et metalsubstrat ved hjælp af supramolekyler, og med succes vendt deres rotation ved at omarrangere binding mellem molekyler, der udgør et supramolekyle.

En molekylær motor er en slags nanomaskine, der er afgørende for at opretholde levende organismers daglige aktiviteter. Det er en nanoteknologiforskers drøm at fremstille et mekanisk system drevet af nanomaskiner på samme måde som biologiske systemer udvikler molekylære motorer på en selvorganiserende måde. Mens molekylære motorer allerede er blevet skabt på substratoverflader ved hjælp af organiske molekyler, de havde et stort problem ved, at de var ude af stand til at skifte deres rotationsretning. Dette problem er forårsaget af deres strukturelle stivhed forbundet med stærk binding mellem de molekyler, der udgør en motor.

I dette studie, det fælles forskerhold fremstillede strukturelt fleksible molekylmotorer ved hjælp af et supramolekyle, og det lykkedes for første gang at manipulere motorernes rotationsretning. Et supramolekyle har en kompleks struktur, bestående af flere molekyler, der er løst forbundet med hinanden med brintbindinger og/eller andre former for svagere bindinger i forhold til kovalente bindinger. En motor lavet af et supramolekyle roterer i én retning, når elektrisk strøm sprøjtes ind i molekylet. Ud over, holdet lykkedes med at vende motorens rotationsretning ved at omarrangere motordele via påføring af elektrisk strøm under visse forhold. Holdet opnåede dette, fordi supramolekyle-omfattende molekyler var bundet med moderat styrke, som hverken er for stærk eller for svag. I øvrigt, da teamet anvendte princippet om selvorganisering i biologiske systemer til fremstilling af molekylære motorer, de mener, at masseproduktion af produkterne er mulig.

Med udgangspunkt i disse positive resultater, holdet vil sigte mod at skabe nanomaskiner med overlegen funktionalitet i større skala. Også, undersøgelser af kunstige molekylære motorers adfærd kan hjælpe med at forstå den detaljerede mekanisme for, hvordan naturligt forekommende molekylære motorer i biologiske systemer fungerer.

Denne forskning blev offentliggjort i Nano bogstaver , et tidsskrift fra American Chemical Society, den 22. juni, 2015.