Under de senaste decennierna har forskare byggt små molekylära maskiner som roterar eller skjuter andra molekyler. Det är dock svårt att avgöra det mekaniska arbetet och de krafter som dessa små enheter producerar, vilket är viktigt när man använder dem som nanorobotar eller i konstgjorda muskler. Nu, i Journal of the American Chemical Society , rapporterar forskare molekylära motorer som vrider sig och vrider sig som virvelleksaker – vilket möjliggör mätning av energin och vridmomentet för deras rotationer.

Naturen tillverkar redan en mängd olika molekylära maskiner, vare sig i hårliknande flageller som driver bakterier eller i det roterande enzym som producerar den energilagrande föreningen adenosintrifosfat (ATP). Forskare har skapat sina egna versioner med målet att använda dem som transportörer eller pumpar, eller för att göra material som kan lagra och frigöra mekanisk energi. Även om många konstruktioner nu finns, är det fortfarande svårt att konstruera dem för repetitiva rotationer och att mäta hur mycket arbete - eller kraft som appliceras över ett avstånd - de kan utöva. Så Nicolas Giuseppone och kollegor satte sig för att bygga molekylära maskiner med reversibel cyklisk rörelse som skulle göra det möjligt för dem att göra just det.

Forskarna konstruerade en åtta-formad molekylmaskin med en roterande motor i mitten och en polymerkedja i var och en av dess två slingor. Ultraviolett ljus aktiverade rotation i skärningspunkten mellan åttafiguren och fick slingorna att vrida sig runt varandra en, två eller tre gånger. När ljuset släcktes, lindades maskinerna med mindre öglor gradvis av för att lindra påfrestningarna, precis som avvecklingen av en virvelleksak. Forskarna genomförde sedan vridnings- och vridningsexperiment vid olika temperaturer för att beräkna arbetet, kraften och vridmomentet. Virveln utövade liknande vridmoment som det välkända enzymet som producerar ATP, vilket ger en lovande inblick i den mekaniska energi som kan lagras och frigöras av dessa små maskiner. + Utforska vidare

Experiment med en molekyl avslöjar kraftförmåga hos artificiella molekylära motorer