Forskare vid University of Twentes forskningsinstitut MESA+ konstruerar molekylära maskiner som kan utöva en mätbar kraft i nanoskala och i flytande miljö. Utformningen av dessa maskiner är baserad på självmonterande supramolekylära rör som kan ackumulera och lagra energi från ljus och omvandla det till ett mekaniskt arbete. Tubulerna är inspirerade av de biomolekylära strukturerna som transporterar molekylär last i celler. Forskningen har publicerats i den ledande vetenskapliga tidskriften PNAS .

Molekylära maskiner-nanostorlekar som omvandlar energi till rörelse-har varit ett globalt hett ämne sedan Ben Feringa vann Nobelpriset förra året. Det är ett relativt nytt forskningsfält, men i naturen finns molekylära maskiner överallt; till exempel, de är ansvariga för muskelkontraktion, rörelse i spermier och bakterier, celldelning, och DNA -replikation i cellkärnan.

Självmontering

På grund av deras extremt små skala, och det faktum att de flesta konstgjorda molekylära maskiner bara kan fungera när de är suspenderade i en vätska, det är i allmänhet omöjligt att skörda den kraft de kan utöva när de arbetar i en "stormig" miljö med den allestädes närvarande (allestädes närvarande) Brownian -rörelsen (slumpmässig rörelse av partiklar suspenderade i en vätska). Ändå, att göra dessa krafter mätbara är exakt vad som behövs för att kunna använda dem. Tibor Kudernac, University of Twente -forskare och tidigare kollega till Ben Feringa, satte sig därför som mål att utveckla syntetiska molekylära maskiner vars kraft kunde mätas och användas. För att uppnå detta, han riktade sig mot supramolekylär kemi, och självmontering i synnerhet. Kudernac och hans medforskare har utvecklat kemiska byggstenar som naturligt samlas för att bilda tubuli, rörliknande strukturer upp till en mikrometer långa och några nanometer breda. När dessa rör upplyses med ljus, mekanisk belastning ackumuleras i deras struktur tills ett tröskelvärde överskrids och strukturen plötsligt faller isär, släpper ut energin. På det här sättet, forskarna lyckades konvertera ljusenergi till en lagrad stamenergi som därefter ger näring åt det specifika mekaniska svaret.