Śruba molekularna
Śruba molekularna – cząsteczka o specjalnie zaprojektowanym kształcie, przypominającym śrubę okrętową, która może pompować płyny w trakcie swojej rotacji[1][2]. Składa się ona z regularnie rozmieszczonych pod odpowiednim kątem sztywnych fragmentów o kształcie zbliżonym do łopat wirnika, przyłączonych do centralnej, zwartej części cząsteczki pełniącej funkcję centralnej osi śruby.
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/8/8a/Molecularpropeller.jpg/300px-Molecularpropeller.jpg)
Symulacje dynamiki molekularnej dowodzą, że śruby molekularne oparte na nanorurkach węglowych mogą pełnić rolę pomp, gdy umieści się je w objętości niskolepkich cieczy lub na ich powierzchni. Ich efektywność pompowania zależy od siły i natury oddziaływań międzycząsteczkowych między łopatami śrub i cząsteczek cieczy. Np.: jeśli łopaty mają własności hydrofobowe cząsteczki wody są przez nie odpychane, dzięki czemu pompowanie jest efektywne. Gdy łopaty mają charakter hydrofilowy cząsteczki wody tworzą z nimi wiązania wodorowe, co powoduje blokowanie możliwości pompowania[3].
Sterowanie i zasilanie
edytujŚruby molekularne mogą być obracane przez motory molekularne napędzane elektrycznie, optycznie lub biochemicznie[4][5][6] albo rozmaitymi mechanizmami przypominającymi urządzenia zębatkowo-zapadkowe[7].
Rodzajem śrub molekularnych są napędzane niektóre organella komórkowe, np: wici, które są złożonymi kompleksami białek takich jak miozyna, kinezyna i syntaza ATP, łącznie tworzącymi zespół nanomaszyn przypominający kombinację motoru i śruby[8].
Zastosowania
edytujW 2000 r. ukazała się publikacja naukowa opisująca otrzymaną sztucznie i efektywnie działającą nanomaszynę składającą się z motoru i śruby molekularnej[9]. Autorzy sugerują, że tego rodzaju maszyny mogą znaleźć zastosowanie jako nowe narzędzia do rozdzielania złożonych mieszanin w chemii analitycznej i fizycznej, jako systemy selektywnego dozowania leków, manipulowania genami oraz jako napęd dla mikroskopijnych robotów wykonujących najrozmaitsze prace w skali nano.
Zobacz też
edytujPrzypisy
edytuj- ↑ J. Vacek , J. Michl , A molecular "Tinkertoy" construction kit: Computer simulation of molecular propellers, „New J. Chem.”, 21, styczeń 1997, s. 1259-1268 .
- ↑ Simpson CD., Mattersteig G., Martin K., Gherghel L., Bauer RE., Räder HJ., Müllen K. Nanosized molecular propellers by cyclodehydrogenation of polyphenylene dendrimers.. „J Am Chem Soc”. 126 (10), s. 3139-47, 2004-03-17. DOI: 10.1021/ja036732j. PMID: 15012144.
- ↑ Wang B., Král P. Chemically tunable nanoscale propellers of liquids.. „Phys Rev Lett”. 98 (98), s. 266102, 2007-01-29. DOI: 10.1103/PhysRevLett.98.266102. PMID: 17678108.
- ↑ Kelly TR., De Silva H., Silva RA. Unidirectional rotary motion in a molecular system.. „Nature”. 401 (6749), s. 150-2, 1999-08-09. DOI: 10.1038/43639. PMID: 10490021.
- ↑ Koumura N., Zijlstra RW., van Delden RA., Harada N., Feringa BL. Light-driven monodirectional molecular rotor.. „Nature”. 401 (6749), s. 152-5, 1999-08-09. DOI: 10.1038/43646. PMID: 10490022.
- ↑ Bustamante C., Chemla YR., Forde NR., Izhaky D. Mechanical processes in biochemistry.. „Annu Rev Biochem”. 73, s. 705-48, 2004. DOI: 10.1146/annurev.biochem.72.121801.161542. PMID: 15189157.
- ↑ Astumian RD. Thermodynamics and kinetics of a Brownian motor.. „Science”. 276 (5314), s. 917-22, 1997-05-09. PMID: 9139648.
- ↑ Tsunoda SP., Aggeler R., Yoshida M., Capaldi RA. Rotation of the c subunit oligomer in fully functional F1Fo ATP synthase.. „Proc Natl Acad Sci U S A”. 98 (3), s. 898-902, 2001-01-30. DOI: 10.1073/pnas.031564198. PMID: 11158567. PMCID: PMC14681.
- ↑ Soong RK., Bachand GD., Neves HP., Olkhovets AG., Craighead HG., Montemagno CD. Powering an inorganic nanodevice with a biomolecular motor.. „Science”. 290 (5496), s. 1555-8, 2000-11-24. PMID: 11090349.