Śruba molekularna
Śruba molekularna – cząsteczka o specjalnie zaprojektowanym kształcie, przypominającym śrubę okrętową, która może pompować płyny w trakcie swojej rotacji[1][2]. Składa się ona z regularnie rozmieszczonych pod odpowiednim kątem sztywnych fragmentów o kształcie zbliżonym do łopat wirnika, przyłączonych do centralnej, zwartej części cząsteczki pełniącej funkcję centralnej osi śruby.
Symulacje dynamiki molekularnej dowodzą, że śruby molekularne oparte na nanorurkach węglowych mogą pełnić rolę pomp, gdy umieści się je w objętości niskolepkich cieczy lub na ich powierzchni. Ich efektywność pompowania zależy od siły i natury oddziaływań międzycząsteczkowych między łopatami śrub i cząsteczek cieczy. Np.: jeśli łopaty mają własności hydrofobowe cząsteczki wody są przez nie odpychane, dzięki czemu pompowanie jest efektywne. Gdy łopaty mają charakter hydrofilowy cząsteczki wody tworzą z nimi wiązania wodorowe, co powoduje blokowanie możliwości pompowania[3].
Sterowanie i zasilanie[edytuj | edytuj kod]
Śruby molekularne mogą być obracane przez motory molekularne napędzane elektrycznie, optycznie lub biochemicznie[4][5][6] albo rozmaitymi mechanizmami przypominającymi urządzenia zębatkowo-zapadkowe[7].
Rodzajem śrub molekularnych są napędzane niektóre organella komórkowe, np: wici, które są złożonymi kompleksami białek takich jak miozyna, kinezyna i syntaza ATP, łącznie tworzącymi zespół nanomaszyn przypominający kombinację motoru i śruby[8].
Zastosowania[edytuj | edytuj kod]
W 2000 r. ukazała się publikacja naukowa opisująca otrzymaną sztucznie i efektywnie działającą nanomaszynę składającą się z motoru i śruby molekularnej[9]. Autorzy sugerują, że tego rodzaju maszyny mogą znaleźć zastosowanie jako nowe narzędzia do rozdzielania złożonych mieszanin w chemii analitycznej i fizycznej, jako systemy selektywnego dozowania leków, manipulowania genami oraz jako napęd dla mikroskopijnych robotów wykonujących najrozmaitsze prace w skali nano.
Zobacz też[edytuj | edytuj kod]
Przypisy[edytuj | edytuj kod]
- ↑ J. Vacek, J. Michl, A molecular "Tinkertoy" construction kit: Computer simulation of molecular propellers, „New J. Chem.”, 21, styczeń 1997, s. 1259-1268.
- ↑ Simpson CD., Mattersteig G., Martin K., Gherghel L., Bauer RE., Räder HJ., Müllen K. Nanosized molecular propellers by cyclodehydrogenation of polyphenylene dendrimers.. „J Am Chem Soc”. 126 (10), s. 3139-47, 2004-03-17. DOI: 10.1021/ja036732j. PMID: 15012144.
- ↑ Wang B., Král P. Chemically tunable nanoscale propellers of liquids.. „Phys Rev Lett”. 98 (98), s. 266102, 2007-01-29. DOI: 10.1103/PhysRevLett.98.266102. PMID: 17678108.
- ↑ Kelly TR., De Silva H., Silva RA. Unidirectional rotary motion in a molecular system.. „Nature”. 401 (6749), s. 150-2, 1999-08-09. DOI: 10.1038/43639. PMID: 10490021.
- ↑ Koumura N., Zijlstra RW., van Delden RA., Harada N., Feringa BL. Light-driven monodirectional molecular rotor.. „Nature”. 401 (6749), s. 152-5, 1999-08-09. DOI: 10.1038/43646. PMID: 10490022.
- ↑ Bustamante C., Chemla YR., Forde NR., Izhaky D. Mechanical processes in biochemistry.. „Annu Rev Biochem”. 73, s. 705-48, 2004. DOI: 10.1146/annurev.biochem.72.121801.161542. PMID: 15189157.
- ↑ Astumian RD. Thermodynamics and kinetics of a Brownian motor.. „Science”. 276 (5314), s. 917-22, 1997-05-09. PMID: 9139648.
- ↑ Tsunoda SP., Aggeler R., Yoshida M., Capaldi RA. Rotation of the c subunit oligomer in fully functional F1Fo ATP synthase.. „Proc Natl Acad Sci U S A”. 98 (3), s. 898-902, 2001-01-30. DOI: 10.1073/pnas.031564198. PMID: 11158567. PMCID: PMC14681.
- ↑ Soong RK., Bachand GD., Neves HP., Olkhovets AG., Craighead HG., Montemagno CD. Powering an inorganic nanodevice with a biomolecular motor.. „Science”. 290 (5496), s. 1555-8, 2000-11-24. PMID: 11090349.