En biologisk motor, der forbruger chiralt brændstof, driver rotation i én retning omkring en enkelt kovalent binding

Et team af forskere ved University of Manchester har skabt en molekylær motor, der forbruger chiralt brændstof til at drive rotation omkring en enkelt kovalent binding. I deres papir offentliggjort i tidsskriftet Nature , beskriver gruppen deres arbejde med at udvikle en kemisk drevet retningsroterende motor, og hvorfor de mener, at deres indsats vil resultere i, at lignende systemer udvikles med andre materialer.

Tidligere forskning har vist, at der findes eksempler på biologiske motorer i naturen - ADT-syntase er kun ét eksempel. Sådanne eksempler har tjent som inspiration for kemikere, der forsøger at replikere sådanne motorer, og selvom der er gjort nogle fremskridt, var der ikke udviklet nogen, der var i stand til at rotere i en 360°-akse omkring en enkelt binding – indtil nu.

I denne nye indsats skabte forskerne en biologisk motor ved hjælp af 26 atomer - en, hvor motoren var i stand til at rotere fuldt ud omkring en enkelt binding og fortsætte med at rotere, så længe den blev fodret med brændstof. Deres motor bestod af to dele:en pyrrol-2-carbonylgruppe, som udgjorde den roterende del af motoren, og en phenyl-2-carbonyl, der tjente som en base. De to dele var forbundet med en N-C-binding, som også fungerede som akse for motoren. Et carbodiimidbrændstof blev brugt til at drive rotationen. Da det blev tilføjet til motoren, dannedes et intramolekylært anhydrid, hvilket resulterede i en hydrolysereaktion med en retningsbestemt forspænding baseret på brændstoffets chiralitet - og også et andet additiv for at fremskynde processen. Forskerne bemærker, at påføring af en disyre på rotoren og udtagning af brændstof forhindrede rotationen, når det var ønsket.

Afprøvning viste, at motoren roterede med en hastighed på cirka et helt spin hver tredje time. De fandt, at den også drejede ved en fejl, cirka hver fjerde omgang, og gik modsat den ønskede retning. De foreslår, at deres arbejde blot er et indledende forsøg på at skabe roterende motorer. De forventer, at fremtidige designs vil rotere hurtigere, og at der vil blive fundet et middel til at reducere antallet af fejl. Ser man længere frem, kan sådanne motorer en dag blive brugt i applikationer som udvinding af metalioner fra havbunden. + Udforsk yderligere

At sætte en nanomaskine i gang

© 2022 Science X Network