Молекулярные машины, которые передвигаются внутри живых организмов, транспортируя белки между клетками, являются предметом исследований, проводимых учеными Калифорнийского университета в Риверсайде (University of California, Riverside). Изучение поведения таких машин, разработка методик управления ими, могут сыграть огромную роль в развитии медицины и области производства электронных устройств.
Ученые исследовали поведение разных типов молекулярных машин, способных перемещаться по ровным поверхностям. У этих машин были две (anthraquinone и pentaquinone) или четыре (pentacenetetrone и dimethyl pentacenetetrone) структуры, выполнявшие роль ног. Перемещение таких машин требует четкой координации движений их"придатков",только благодаря этому они могут передвигаться на более-менее значительное расстояние, перевозя их груз от клетки к клетке.
Для того, что бы создать движущуюся управляемую молекулярную машину, требуется сначала понять механические и электрические принципы, с помощью которых можно управлять движением машины. Для этого, еще в 2008 году, учеными из Риверсайда была создана"двухногая"молекулярная машина, которая могла передвигаться относительно быстро по металлической поверхности. На этот раз, с целью перемещения более тяжелых"грузов",ученые создали четырехногую молекулу, отдаленно напоминающую фигуру лошади, которая для движения использовала высокую температуру окружающей среды.
Но после первых движений четырехногой молекулярной машины обнаружилось, что из-за ее больших габаритов перестал работатьэффект квантового туннелирования,который, как известно, проявляется для очень малых объектов, таких как электроны и атомы водорода. Малые, двухногие, молекулярные машины, благодаря чудесам квантовой механики, могли беспрепятственно проникать сквозь преграды и клеточные мембраны. Таким образом, оказалось, что четырехногие молекулы, несмотря на наличие двух дополнительных"ног",оказались существенно медленнее двухногих собратьев.
Несмотря на постигшую ученых неудачу, они не отчаиваются и продолжают исследования. Область молекулярных машин находится только в самой ранней стадии ее развитияи, вполне вероятно, что будущие открытия могут сделать так, что эффект квантового туннелирования будет выполняться для больших молекул и структур. Еще одним направлением работы ученых является разработка и создание молекулярных машин, которые будут получать энергию от света, и движением которых можно будет управлять, меняя длину волны света.
Данные исследования проводятся благодаря гранту, выделенному Министерством энергетики и Национальным научным фондом США. Подробные результаты исследований былиопубликованы в онлайн-версии журнала американского Химического Общества.
Комментариев нет:
Отправить комментарий