Материалы портала «Научная Россия»

Ученые ИФХЭ РАН создали тормоз для наномашин

Ученые ИФХЭ РАН создали тормоз для наномашин
Включение тормоза сопровождается изменением цвета материала, что можно использовать для создания "умных" молекулярных машин, лекарств и других систем, способных реагировать на внешние сигналы

Ученые из Института физической химии и электрохимии РАН создали структуру, которая может играть роль своеобразного "тормоза" для наномашин, реагируя на изменения кислотно-щелочного баланса, сообщает РИА Новости. Инструкции по его сборке были опубликованы в New Journal of Chemistry.

"Почему интересно управлять такой молекулярной машиной, меняя кислотность среды? Во-первых, это принцип живой природы. Обратимое образование водородных связей может запускать тот или иной процесс в организме, поэтому возможность создания молекулярных машин и переключателей на их основе очень привлекательна для нас", — заявила Юлия Горбунова из Института физической химии и электрохимии РАН в Москве.

Нобелевская премия по химии в 2016 году была присуждена за создание и развитие наномашин – атомных конструкций, похожих по своему устройству и принципам работы на обычные моторы, помпы и другие механические устройства. Например, в 2011 году нобелевский лауреат Бен Феринга создал своеобразный "наномобиль", способный ехать по прямой линии и поворачивать направо и налево, используя в качестве источника энергии иглу электронного микроскопа. 

Две главные проблемы таких машин заключаются в том, что ученые пока не придумали, как можно заставить подобные наноструктуры двигаться самостоятельно внутри организма или других сред, используя "подручные" источники энергии, и как заставить их путешествовать в нужном направлении. Без решения этих проблем восстание наномашин нам не грозит, так как такие устройства будут оставаться любопытными, но бесполезными нано-игрушками.

Как передает пресс-служба РНФ, российские ученые создали еще один критически важный компонент подобных наноавтомобилей – тормоз, мешающий им двигаться при его "включении", экспериментируя с молекулами, которые меняют свою форму и структуру при изменении условий окружающей среды.

Химики из Москвы и университета Страсбурга (Франция) обнаружили, что подобным свойством обладает цепочка из двух кольцеобразных органических молекул, которые ученые называют порфиринами. Порфирины – ключевой компонент хлорофилла, гемоглобина и многих ферментов в организме человека. Они также стали одним из самых популярных материалов для создания движущихся компонентов "моторов" наномашин из-за того, что их цепочки могут свободно менять форму и вращаться вдоль молекулярной "оси", соединяющей их одиночные молекулы. 

Российские ученые заметили, что подобный молекулярный "шарнир" можно превратить в тормоз, объединив подобную цепочку с особой молекулой-"ручкой", представляющую собой соединение двух молекул серной кислоты и двух бензольных колец.

Эта молекула, как объясняют ученые, может формировать достаточно прочные водородные связи с порфиринами, вероятность образования которых зависит от кислотности среды, в которой они находятся. Благодаря этому подобная цепочка может вращаться и двигаться в щелочной и нейтральной среде, а при повышении кислотности возникают водородные связи и тормоз "включается", блокируя движения "шарнира".

Что интересно, включение тормоза сопровождается изменением цвета материала, что можно использовать для создания "умных" молекулярных машин, лекарств и других систем, способных реагировать на внешние сигналы. Как отмечает Горбунова, подобным образом можно управлять поведением не только порфиринов, но и других материалов, более интересных для инженеров и разработчиков нанороботов.

 

Источник: ria.ru

наномашины порфирины

Назад

Социальные сети

Комментарии

Авторизуйтесь, чтобы оставить комментарий

Информация предоставлена Информационным агентством "Научная Россия". Свидетельство о регистрации СМИ: ИА № ФС77-62580, выдано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций 31 июля 2015 года.