Ett team av forskare vid University of Manchester har skapat en molekylär motor som förbrukar kiralt bränsle för att driva rotation runt en enda kovalent bindning. I deras artikel publicerad i tidskriften Nature , beskriver gruppen sitt arbete med att utveckla en kemiskt driven riktningsroterande motor och varför de tror att deras ansträngningar kommer att resultera i att liknande system utvecklas med andra material.

Tidigare forskning har visat att exempel på biologiska motorer finns i naturen – ADT-syntas är bara ett exempel. Sådana exempel har tjänat som inspiration för kemister som försöker replikera sådana motorer och även om vissa framsteg har gjorts, hade ingen utvecklats som kunde rotera i en 360°-axel runt en enda bindning – fram till nu.

I denna nya ansträngning skapade forskarna en biologisk motor med 26 atomer - en där motorn kunde rotera helt runt en enkelbindning och fortsätta rotera så länge den matades med bränsle. Deras motor bestod av två delar:en pyrrol-2-karbonylgrupp som utgjorde den roterande delen av motorn, och en fenyl-2-karbonyl som fungerade som bas. De två delarna var sammankopplade med en N-C-bindning, som också fungerade som axeln för motorn. Ett karbodiimidbränsle användes för att driva rotationen. När den sattes till motorn bildades en intramolekylär anhydrid vilket resulterade i en hydrolysreaktion med en riktningsförspänning baserad på bränslets chiralitet - och även en annan tillsats för att påskynda processen. Forskarna noterar att applicering av en disyra på rotorn och uttag av bränsle förhindrade rotationen när så önskades.

Testning visade att motorn roterade med en hastighet av ungefär ett helt snurr var tredje timme. De fann att den också snurrade av misstag, ungefär var fjärde snurr, i motsatt riktning mot önskad riktning. De föreslår att deras arbete bara är ett första försök till skapandet av roterande motorer. De förväntar sig att framtida design kommer att rotera snabbare och att man kommer att hitta ett sätt att minska antalet fel. Om man ser längre fram, kan sådana motorer en dag användas i applikationer som brytning av metalljoner från havsbotten. + Utforska vidare

Att sätta en nanomaskin igång

© 2022 Science X Network