Разработан новый молекулярный световой двигатель

Разработан новый молекулярный световой двигатель

Химики Мюнхенского университета Людвига Максимилиана разработали первый молекулярный двигатель, получающий питание исключительно от света. Уникальность системы проявляется в том, что работа, в данном случае, не зависит от температуры. Молекулярные двигатели, демонстрирующие однонаправленное вращение в ответ на внешнюю энергию, составляют важный класс компонентов будущих применений в области нано-технологий. Поэтому разработка видится важным событием.

Световой молекулярный двигатель

Молекулы, структура и пространственная конформация которых подвержена изменениям от света, видятся особенно перспективными кандидатами нано-технологий. Тем не менее, все созданные легко управляемые молекулярные моторы во многом зависят от реакций, требующих ввода тепла. Следовательно, работа таких двигателей зависит от определенной минимальной температуры окружающей среды. И вот, немецкие химики совершили некий прорыв в этом отношении.

Учёные разработали первый молекулярный двигатель, вращение которого выполняется только под воздействием света, независимо от температуры. Мало того, что работа двигателя не обусловлена определенной минимальной температурой, мотор фактически наращивает скорость при более низких температурах. Эта уникальная характеристика новой молекулы может значительно расширить спектр применений, доступных для будущих наномашин.

Существенное свойство, превращающее синтетический химикат в молекулярный вращающийся двигатель, — это способность внешнего источника энергии привести к однонаправленному вращению случайного компонента молекулы. Каждое вращение на 360° происходит в виде дискретных шагов, подобно переходам часовой стрелки. Сложная часть, однако, состоит в том, чтобы гарантировать продвижение каждого шага исключительно вперед. Все описанные до сих пор молекулярные моторы использовали так называемый храповой механизм для предотвращения разворотов.

Идея состоит в том, что после каждого шага вперед ступень скрещивания изменяет конфигурацию молекулы таким образом, когда обратная реакция стерически ингибируется. Конформационные изменения, необходимые для достижения этого состояния, обычно вызываются нагревом. В результате скорость вращения зависит от температуры окружающей среды и ниже некоторой минимальной температуры движение прекращается.

Основа мотора – органическое вещество «hemithioindigo»

Новый двигатель основан на органическом веществе, именуемом «hemithioindigo». Эта молекула состоит из двух разных углеродных скелетов, сочленённых подвижной двойной связью. Учёным удалось модифицировать молекулу таким образом, когда полное вращение одного из структурных модулей относительно другого требует только трех этапов реакции.

Каждый шаг вращения активируется видимым светом, поэтому нет необходимости в промежуточных ступенчатых термально управляемых храповиках. Действительно, всем трём этапам, участвующим в полном вращении, способствует снижение температуры. Так что скорость вращения новых молекул на самом деле возрастает при более низких температурах.

Изобретатели уверены — новый механизм движения двигателя и уникальное поведение, позволят исследователям в недалеком будущем синтезировать молекулярные машины. Такие машины, благодаря их относительной нечувствительности к точной температуре окружающей среды, позволят применять двигатели, которые невозможно использовать в настоящий момент.


При помощи информации: Uni-Muenchen


Добавить комментарий

Внимание: Спам не пройдёт. Работает фильтрация комментариев. *