(Русский) Создана первая молекулярная машина, обеспечивающая движение только в одном направлении

Sorry, this entry is only available in Russian. For the sake of viewer convenience, the content is shown below in the alternative language. You may click the link to switch the active language.

Известно, что основой практически всех известных форм жизни являются молекулярные машины. Эти крошечные двигатели различных типов, которые находятся внутри каждой живой клетки, преобразовывают химическую энергию в работу, обеспечивая, тем самым, функционирование отдельных клеток и организмов в целом. Изобретение синтетических молекулярных машин, которые могут приводить в действие различные наномеханизмы, является одной из самых “горячих” тем в современной нанонауке. А подтверждением этому является то, что самые выдающиеся ученые в этой области стали в свое время лауреатами Нобелевской премии в области химии.

Не так давно международная группа исследователей, возглавляемая исследователями из университета Осаки, Япония, создали молекулярную машину, в которой были использованы элементы механической трещотки. Основным достоинством этой машины является то, что она обеспечивает движение лишь в одном направлении. Кроме этого, некоторые особенности структуры молекулярной машины обеспечивают наилучший баланс между вырабатываемым движением и химической реактивностью входящих в ее состав молекул, что само по себе является проблемой.

Основой всех классических молекулярных машин является большая симметричная циклическая молекула, размещенная в середине между двумя “блокаторами”. Такую структуру называют термином ротаксан (rotaxane), но то, что удалось сделать японским исследователям, можно охарактеризовать, как псевдо-ротаксан. Все три основных компонента машины, центральная часть и два блокатора являются маленькими шестиугольными кольцами, одними из вариантов пиридния (pyridinium). К каждому из блокаторов машины присоединены метильные группы (CH3), одна из которых и выполняет роль трещотки.

Еще одним элементом молекулярной машины является альфа-циклодекстрин, циклическая структура, состоящая из шести колец глюкозы. Эта часть достаточно велика, а ее форма достаточно хорошо соответствует концу молекулы с “трещоткой”. А с химической точки зрения эта структура является катализатором процесса обмена водородными атомами с водным раствором. Проведенные исследования показали, что водородный обмен происходит только на одном конце трещотки. На это указало то, что ионы дейтерия были найдены на двух метильных группах только одной стороны и в центральной части молекулы, когда она, эта молекула, была помещена в тяжелую воду (D2O).

“В своей работе мы реализовали одну из идей, подсказанной нам самой природой” – пишут исследователи, – “Теперь же, получив в распоряжение молекулярную машину, способную вырабатывать движение только в одном направлении, мы имеем возможность строить сложные наномеханизмы с гораздо более глубоким уровнем контроля за их действиями”.

 

redactor redactor

redactor redactor

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

Skip to toolbar