Молекулярный пропеллер — наноразмерное устройство в виде молекулы, способное совершать вращательные движения благодаря своей специфической форме, аналогичной макроскопическим винтам [1][2]. Молекулярные пропеллеры имеют несколько лопастей молекулярного масштаба, присоединённых к центральному валу, вокруг которого происходит вращение и отстоящих друг от друга на определённый угол.
Молекулярные пропеллеры были спроектированы научной группой профессора Петра Крала в университете Иллиноиса в Чикаго. Они представляют собой молекулярные лезвия, формируемые на плоских ароматических молекулах на основе углеродных нанотрубок [3]. Молекулярно-динамическое моделирование показывает, что эти пропеллеры могут служить в качестве эффективных насосов для перекачивания жидкости. Их эффективность накачки зависит от химического состава молекулярных лопаток и самой жидкости. Например, если лопасти гидрофобные, то молекулы воды будут от них отталкиваться и пропеллер будет эффективным насосом для данной жидкости. Если лопасти являются гидрофильными, то молекулы воды наоборот будут притягиваться к концам лопастей. Это может значительно уменьшить прохождение других молекул вокруг пропеллера и приостановить перекачку воды.
Управление
Молекулярные пропеллеры можно вращать с помощью молекулярных роторов, которые могут быть инициированы с помощью химических, биологических, оптических или электрических средств [4][5][6], или механизмов типа храповика [7]. Сама природа реализует большинство биологических процессов с использованием большого числа молекулярных роторов, таких, как миоцин, кинецин и АТФ-синтаза [8]. Так, например, роторно-молекулярные моторы, содержащие белок используются бактериями в качестве жгутиков для движения.
Применение
Система из молекулярного пропеллера и молекулярного двигателя может найти применение в нанороботах и использоваться в качестве насоса или двигательного аппарата [9]. Будущее применение этих наносистем возможно в широком диапазоне: от новых аналитических инструментов в области химии и физики, доставки лекарств и генной терапии в области биологии и медицины, передовых нанолабораторий до нанороботов, способных выполнять различные действия на наноразмерном и микроскопическом уровнях.
Примечания
- ↑ Дж. Васек и Дж. Митчел, Молекулярные «игрушечные» конструкции: Компьютерная симуляция молекулярных пропеллеров, 21, 1259 1997.
- ↑ С. Д. Симпсон, Гр. Маттерстейг, К. Мартин, Л. Герхель, Р. Е. Байер, Х. Дж. Рейдер и К. Мюллен, Наноразмерные молекулярные пропеллеры в циклогидрогенизации полифениленовых дендример, 126, 3139 2004. Общие сведения
- ↑ Б. Вонг и П. Крал, Химически гармоничные наноразмерные пропеллеры в жидкостях, 98, 266102 2007. Общие сведения
- ↑ Т. Р. Келли, Х. де Сильва и Р. А. Сильва, Однонаправленные вращательные движения в молекулярных системах, Журнал Nature 401, 150 1999. Общие сведения
- ↑ Н. Коимура, Р. В. Дж. Зижлстра, Р. А. ван Делден, Н. Харада и Бен Феринга, Управляемые светом однонаправленные молекулярные моторы, Журнал Nature 401, 152 1999. Общие сведения
- ↑ С. Бастеманте, Ю. Р. Чемла, Н. Р. Форд и Д. Изхаку, Молекулярные процессы в биологии, Ежегодный обзор по биохимии, 73, 705 2004. Общие сведения
- ↑ Р. Д. Остумиан, Термодинамика и кинетика броуновских моторов, Журнал Science 276, 917 1997. Общие сведения
- ↑ С. П. Цунода, Р. Агглер, М. Ёсида и Р. А. Капалди, Вращение субструктур олигомеров в полностью функциональной АТФ-синтазе, 98, 898 2001. Общие сведения
- ↑ Р. К. Сунг, Дж. Д. Бачанд, Х. П. Нивс, А. Дж. Олкховетс, Х. Дж. Крейгхед и С. Д. Монтемагно, Сила неорганических наноустройств в биомолекулярных моторах, Журнал Science 290, 1555 2000. Общие сведения
Ссылки
См. также
Данная страница на сайте WikiSort.ru содержит текст со страницы сайта "Википедия".
Если Вы хотите её отредактировать, то можете сделать это на странице редактирования в Википедии.
Если сделанные Вами правки не будут кем-нибудь удалены, то через несколько дней они появятся на сайте WikiSort.ru .