Ученые создали «молекулярный гироскоп»

Наука
15:00 10 января 2018
11


Специалисты Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе создали из молекул кристалл, напоминающий по функциям гироскоп в прочной оболочке. Это первое доказательство того, что единственный материал может быть амфидинамическим, то есть и статическим, и подвижным.

Молекулярные машины смогут однажды доставлять в клетки лекарства против рака или патрулировать организм, высматривая признаки заболевания. Однако в большинстве случаев им требуются прочные подвижные детали, которые сложно создать из обычных биологических структур.

Молекулы, из которых состоят прочные кристаллы, в природе зачастую настолько плотно укомплектованы, что для движения у них не остается никакого пространства. Так что несмотря на их надежность, обычно для молекулярных машин, требующих подвижных частей, они не используются. Как правило для создания молекулярных машин исследовали обращаются к жидким кристаллам, которые применяются в производстве дисплеев, но отличаются относительной медлительностью: каждая молекула должна полностью поменять направление, чтобы изменить цвет или вывести на экран новое изображение.

Группа ученых под руководством Мигеля Гарсии-Гарибэя разработали новую конструкцию кристалла с быстро движущимися частями. За основу они взяли принцип работы компасов и гироскопов и установили в ходе экспериментов, что внешняя оболочка должна быть достаточно прочной, чтобы сохранять форму в пустом пространстве, и что внутренний вращающийся компонент должен оказаться максимально шарообразным.

В результате им удалось создать метало-органическую структуру из ионов металлов и углеродного каркаса, окружающую сферические молекулы бициклооктана, которые проявляли признаки амфидинамического материала. Компьютерная симуляция подтвердила, что сферы крутятся со скоростью 50 млрд оборотов в секунду, как по часовой, так и против часовой стрелки.

Теперь, когда ученые доказали, что такие структуры можно создать, они планируют с их помощью управлять движением молекулярных машин, чтобы они были способны реагировать на внешние воздействия. Это может привести к созданию новых дисплеев, радаров, сонаров или химических веществ.

Японские специалисты разработали новый тип молекулярного робота. Он состоит из биомолекул и способен изменять форму в ответ на сигналы ДНК. На тот момент это были самые маленькие роботы в мире, которые поддаются точному контролю и управлению.

Источник: hightech.fm

Вам может быть интересно