Химики изобрели предельно сверхбыстрый молекулярный мотор
Движущиеся с помощью энергии света молекулярные моторы наука придумала более 20 лет назад. Обычно для одного оборота им требуется от нескольких микро- до нескольких наносекунд. Ученые из Нидерландов разработали еще более быстрый двигатель - для полного оборота ему нужен единственный фотон и пара пикосекунд. Для его изготовления потребуется недюжинная биоинженерная сноровка, но теперь у ученых есть схема молекулярного мотора совершенно нового типа.
Первый световой молекулярный мотор был изобретен химиком-органиком Беном Ферингой, лауреатом Нобелевской премии по химии 2016 года. Устройство выполняет один оборот в четыре этапа, два из которых запускает энергия света, а остальные два - тепло.
Новая конструкция обладает преимуществом перед ней: один фотон запускает весь цикл вращения, поэтому скорость на два - три порядка выше.
Началось изобретение с проекта химиков Гронингенского университета по исследованию хромофоров, группы атомов, придающие химическому соединению цвет. Они обладают способностью притягивать или отталкивать друг друга. Создав модель взаимодействия двух хромофоров одной молекулы, ученые обнаружили, что единственный фотон возбуждает оба хромофора одновременно, создавая диполи, которые заставляют их отталкивать друг друга. Но поскольку они связаны, они вращаются вокруг одной оси и в какой-то момент начинают притягивать друг друга. В итоге они совершают полный оборот, пишет EurekAlert.
Пока мотор создан только в теории, на основе вычислений и моделирования. Хромофоры крайне хрупкие, а создание оси с тройной связью - непростое дело. Изобретатели надеются, что с помощью созданной ими инструкции другие ученые смогут построить такой органический мотор.
Что касается сферы их применения, то их может быть несколько. Например, доставка лекарственных препаратов внутри организма, или перемещение нанообъектов по поверхности, или другие нанотехнологии. А поскольку скорость вращения такого мотора намного выше, чем у среднего биофизического процесса, его можно задействовать для управления этими процессами. Кроме того, моторы могут двигаться в растворах.