Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 

Биоинженеры создали полностью искусственный молекулярный насос

Ключевые слова:  Биоинженерия, Искусственные мышцы, Искусственный молекулярный насос, Химическое конструирование

Опубликовал(а):  Доронин Федор Александрович

27 мая 2015

Учёные из Северо-западного университета США создали первый полностью искусственный молекулярный насос. Биоинженеры получили его путём проб и ошибок в ходе химического конструирования. Авторы разработки утверждают, что их детище может использоваться для приведения в движение искусственных мышц

"Наш полностью искусственный насос переносит энергию между молекулами в живых клетках точно так же, как это происходит в природе", — рассказывает руководитель исследования Фрейзер Стоддарт (Fraser Stoddart).

Насос использует малые молекулы, созданные в лаборатории. Первоначальную энергию "машина" черпает из химических реакций и направляет её на выведение молекул из состояния термодинамического равновесия: в результате частицы переходят от низкоэнергетического к высокоэнергетическому состоянию.

Устройство построено на молекуле-ротаксане, которая уже была использована для создания молекулярных машин. У этой молекулы имеется линейная ось "с препятствиями", которая способна ограничивать движения надетой на неё кольцеобразной молекулы. Химическая структура оси такова, что молекулы-кольца могут двигаться по ней в одном направлении. Продвигает кольца сложный механизм, который основан на работе двух односторонних "клапанов".

Такой молекулярный механизм содержит несколько компонентов. Первый представляет собой положительно заряженный блок пиридина, который выступает в роли первого одностороннего клапана. Второй — блок виологена (viologen) — действует в качестве собственно насоса. Третий компонент — это громоздкая группа изопропилфенилов, которая функционирует как второй односторонний клапан.

Последним, четвёртым, компонентом является алкильная цепь, которая выступает в роли наконечника. Эта цепь содержит на своём конце химическую группу, не дающую молекулам соскочить с оси.

Учёные, по сути, пошли против естественных природных механизмов и попытались как бы прижать друг к другу два магнита на молекулярном уровне (все со школы знают, что сделать это почти невозможно).

"Кольцеобразные молекулы отталкиваются друг от друга, как магниты с одинаковыми полюсами. Поэтому насос использует дополнительную энергию, чтобы заставить такие молекулы почти прижаться друг к другу", — рассказывает ведущий автор исследования аспирант Чуян Чэн (Chuyang Cheng). Он создал первый прототип молекулярного насоса ещё два года назад, однако всё это время искал идеальную химическую структуру. Сегодня его "машина" может свести два кольца на расстояние нескольких нанометров друг от друга.

На данный момент молекулярный насос способен прижать друг к другу только две кольцевые молекулы, но в будущем он сможет работать с десятками таких частиц и запасать больше энергии, утверждают учёные в пресс-релизе.

По сравнению с естественными процессами, протекающими в живых организмах, данная технология примитивна. Но при определённых модификациях и усовершенствованиях подобная "машина" может создавать в неравновесной системе энергию, которую затем можно будет использовать для приведения в движение искусственных мышц и других молекулярных механизмов.

Полные результаты исследования были описаны учёными в статье, опубликованной в журнале Nature Nanotechnology.

В анимации ниже показано, как и за счёт каких процессов и реакций две кольцеобразных молекулы одеваются на ось и удерживаются вместе на небольшом расстоянии.



Источник: Вести.Наука




Для того чтобы оставить комментарий или оценить данную публикацию Вам необходимо войти на сайт под своим логином и паролем. Зарегистрироваться можно здесь

 

Звездное нашествие
Звездное нашествие

Периодическую таблицу Менделеева опять улучшили: наночастицы пятивалентного плутония
Соединения шестивалентного плутония в щелочной среде могут привести к кристаллизации фазы (NH4)PuO2CO3, которая стабильна в течение нескольких месяцев и содержит пятивалентный плутоний. Получение новой фазы пятивалентного плутония фундаментально интересно и открывает новые возможности в разработке более эффективных технологий переработки радиоактивных отходов.

MAPPIC 2019. Второй день
15 октября 2019 года прошел второй день I Московской осенней международной конференции по перовскитной фотовольтаике (Moscow Autumn Perovskite Photovoltaics International Conference – MAPPIC-2019). В сообщении приведены темы докладов и небольшой фоторепортаж.

MAPPIC 2019. Первый день
14 октября 2019 года успешно открылась I Московская осенняя международная конференция по перовскитной фотовольтаике (Moscow Autumn Perovskite Photovoltaics International Conference – MAPPIC-2019). В сообщении приведены темы докладов и небольшой фоторепортаж.

Лекция про Дмитрия Ивановича и Наномир на Фестивале науки
Е.А.Гудилин и др., Фестиваль науки
В дни Фестиваля науки «NAUKA 0+» на Химическом факультете МГУ ведущие ученые познакомили слушателей с самыми современными достижениями химии. Ниже приводится небольшой фоторепортаж 1 дня и расписание лекций.

Как правильно заряжать аккумулятор?
Д. М. Иткис
Химик Даниил Иткис о том, как правильно заряжать аккумуляторы гаджетов и почему телефон выключается на холоде

Постлитийионные аккумуляторы
В. А. Кривченко
Физик Виктор Кривченко о перспективных видах аккумуляторов, фундаментальных проблемах в производстве литий-серных источников тока и преимуществах постлитийионных аккумуляторов

Технонано

Технопредпринимательство - идея, которая принесет свои плоды при бережном культивировании и взращивании. И наша наноолимпиада, и Наноград от Школьной Лиги РОСНАНО, и проект Стемфорд, и другие замечательные инициативы - важные шаги на пути реализации этой и других идей, связанных с развитием новых высоких технологий в нашей стране и привлечением молодых талантов в эту вполне стратегическую область. Ниже приведен небольшой опрос, который позволит и нам, и вам понять, а что все же значит этот модный термин, и какова его суть.

Технопредпринимательство на марше

Мы традиционно просим вас высказать свои краткие суждения по вопросу технопредпринимательства и проектной деятельности школьников. Для нас очевидно, что под технопредпринимательством и под проектной деятельностью школьников каждый понимает свое, но нам интересно ваше мнение, заодно вы сможете увидеть по мере прохождения опроса, насколько оно совпадает или отличается от мнения остальных. Ждем ваших ответов!

О наноолимпиаде замолвите слово...

Прошла XII Всероссийская олимпиада "Нанотехнологии - прорыв в Будущее!" Мы надеемся, что нам для улучшения организации последующих наноолимпиад поможет электронное анкетирование. Мы ждем Ваших замечаний, пожеланий, предложений. Спасибо заранее!



 
Сайт создан в 2006 году совместными усилиями группы сотрудников и выпускников ФНМ МГУ.
Сайт модернизирован для ресурсной поддержки проектной деятельности учащихся в рамках ГК 16.647.12.2059 (МОН РФ)
Частичное или полное копирование материалов сайта возможно. Но прежде чем это делать ознакомьтесь с инструкцией.