Антенна ближнего инфракрасного диапазона приводит в действие наноразмерный двигатель.
По информации международного портала «COSMOS», европейские химики достигли давней цели в области молекулярных машин, разработав наномасштабный двигатель, который эффективно работает от света, близкого к инфракрасному.
Эта миниатюрная управляемая машина является новейшей разработкой в развивающейся области, которая охватывает химию и материаловедение, с приложениями в новых материалах, датчиках и системах хранения энергии.
Химики сначала решили проблему, пытаясь связать молекулы механическими связями вместо обычных ковалентных связей, и таким образом создать современные молекулы с множеством движущихся частей. Первые успехи были достигнуты в 1950-х и 60-х годах, но вскоре прекратились, и ученые изо всех сил пытались произвести достаточно молекул, чтобы оправдать все более и более сложные методы.
Вместо этого первая молекулярная машина возникла в результате другого подхода — фотохимии. Основываясь на ее принципах и годах новаторских фундаментальных исследований в области связывания молекул, голландский химик Бен Феринга провел первую успешную демонстрацию молекулярной машины в 1999 году.
Молекулярные машины сейчас находятся примерно на той же стадии, что и первые машины промышленной революции.
Ввод энергии был в центре внимания нового исследования, проводимого лабораторией Феринги в Университете Гронингена в Нидерландах. Ранние молекулярные машины, такие как лопасти молекулярного ротора Феринга, питались ультрафиолетовым светом более высокой энергии. Но чтобы использовать эти машины в биологических приложениях, они должны работать от света меньшей интенсивности, который не будет вредным для окружающих материалов.
Это исследование демонстрирует, что молекулярные двигатели могут работать от света, близкого к инфракрасному, путем присоединения к двигателю дополнительного компонента: миниатюрной «антенны». Антенна поглощает два фотона низкой энергии вместо одного фотона высокой энергии, а затем передает энергию на двигатель.
«Чтобы система работала, уровни энергии антенны и двигателя должны быть точно настроены. Также требовался линкер, который позволял бы прикрепить антенну, не мешая вращению двигателя», — говорит Лукас Пфайфер, доктор наук.
Эта область по-прежнему изобилует проблемами, которые нужно решить разработчикам молекул, но следующие десятилетия исследований могут вызвать взрыв новых технологий. Тем не менее, прямо сейчас у нас есть ответ на первоначальный вопрос ученых — насколько маленькими мы можем делать машины? По крайней мере, в тысячу раз тоньше, чем прядь волос.
