Molekulinės pavaros traukiniai, skirti perduoti sukimosi jėgą

Žvaigždės formos molekulė kaip pavaros prototipas. Viršutinė ranka turi skirtingą cheminę struktūrą, kad ji besisuktų. Autorius: Gwénaël Rapenne (NAIST ir UPS)

Japonijos Nara mokslo ir technologijos instituto mokslininkai, bendradarbiaudami su Paulo Sabatier universiteto (Prancūzija) mokslininkų grupėmis, tobulina mokslą apie molekulinio masto pavarų traukinius, kad perduotų sukimosi jėgą.

Pavarų traukiniai buvo naudojami šimtmečius, kad pavarų sukimosi greičio pokyčiai būtų paversti sukimosi jėgos pokyčiais. Jie naudoja automobilius, grąžtus ir ypač viską, kas turi besisukančias dalis. Molekulinės pavaros yra daug naujesni išradimai, kurie gali naudoti šviesą ar cheminį dirgiklį, kad būtų galima pradėti pavarą pasukti. Japonijos „Nara“ mokslo ir technologijos instituto (NAIST) mokslininkai praneša bendradarbiaudami su Paulo Sabatier universiteto (Prancūzija) tyrimų grupėmis. Chemijos mokslas peržiūrėti ultragarso darbo įrankių grandinės (jungtis tarp tarpinių grandinių) nuotraukas.

Profesorė Gwénaël Rapenne, NAIST projekto vadovė, savo karjerą paskyrė molekulinių mechaninių įtaisų, tokių kaip ratai ir varikliai, gamybai. Mokslininkai neseniai sukūrė užtrauktuką molekulinės pavaros traukiniui, tačiau šiuo metu neturi išteklių matyti veikiančias pavaras.

„Tiesiausias būdas kontroliuoti molekulinių pavarų judėjimą yra vaizdų nuskaitymas naudojant tunelinę mikroskopiją. Šiems tikslams vienas iš dantytų ratų dantų turi būti esteriškai arba elektrochemiškai atskirtas nuo kitų dantų “, – paaiškino Rapennas.

Pentaporfirino molekulinė pavara

5 nm aukščio pentaporfirino molekulinė pavara. Autorius: Gwénaël Rapenne (NAIST ir UPS)

Mokslininkai pirmiausia sukūrė molekulinę molekulę su penkiais ašmenimis, iš kurių vienas turi kelis anglies atomus ilgiau nei kiti keturi ašmenys. Tačiau, kaip parodė praėjusiais metais, skirtingi ašmenų ilgiai sutrikdo koordinuotą judėjimą palei reduktorių. Taigi elektrocheminio irklavimo skirtumai yra perspektyvesnis, bet sintetiniu požiūriu sunkesnis projektavimo metodas.

“Mes naudojome skaičiavimo testus, norėdami numatyti, ar elektroniniu būdu išgaunami agregatai, ar metalinės cheminės medžiagos gali prisitaikyti prie irklio elektroninių savybių, nekeičiant irklio dydžio”, – sako Rapennas. Pritaikytos savybės yra svarbios, nes naudojant tunelio nuskaitymo mikroskopiją jos pastebimos kaip kontrasto skirtumai, taip palengvinant statinį vaizdą.

„Mūsų pentaporfirino užtrauktuko prototipuose buvo metalinio centro paletė, cianofenilo pakaitalas ar cinkas, o ne nikelis“, – paaiškina Rapennas. “Skirtingos spektroskopijos technikos patvirtino mūsų sintezių architektūrą”.

Kaip tyrėjai gali naudoti krumpliaračius? Įsivaizduokite, kad šviečia atsargus šviesos spindulys arba mes taikome cheminį dirgiklį, kad pradėtume sukti vieną iš pavarų. Tokiu būdu pavarų komplektą galima sukti koordinuotai, kaip ir įprastą pavarų dėžę, tačiau molekuline skale, susidedančia iš galutinio prietaisų miniatiūrizavimo. “Dabar turime išteklių pamatyti tokias ekskursijas”, – sako Rapennas.

Naudodamas šią plėtrą vienos molekulės mechanikos studijoms, Rapenne’as optimistiškai tiki, kad plati mokslininkų bendruomenė turės galingą naują integruotų nanomasto mašinų dizainą. “Mes dar nesame ten, bet dirbame kartu, kad tai įvyktų kuo greičiau”, – sako jis.

Nuoroda: 2021 m. Vasario 18 d. Seifallah Abid, Yohan Gisbert, Mitsuru Kojima, Nathalie Saffon-Merceron, Jérôme Cuny, Claire Kammerer ir Gwénaël Rapenne. Chemijos mokslas.
DOI: 10.1039 / D0SC06379G

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Išradingi vandenyno mikrobai puikiai renka maistą, kai jo trūksta

Coscinodiscus wailesii diatoma su pritvirtinta Pseudovorticella coscinodisci ciliarine epibionte. Brūkšninės linijos gaunamos iš srautų, kuriuos generuoja silikatiniai epibionai. Šaltinio vaizdo įrašas buvo...

Netikėti pterozaurai lengvai galėjo skristi

Nuotraukoje pavaizduota Pterodaustro guinazui banda. Autorius: dr. Markas Wittonas Naujai suformuoti pterozaurai galėjo skristi, tačiau jų skraidymo įgūdžiai galėjo skirtis nuo suaugusiųjų pterozaurų. Pterozaurai -...

Žindymas – net kelias dienas – susijęs su mažesniu vaikystės kraujospūdžiu

Net keletą dienų žindomų kūdikių kraujospūdis 3 metų amžiaus yra žemesnis nei vaikų, kurie niekada nemaitino krūtimi. Žindomų naujagimių kraujospūdis yra žemas, neatsižvelgiant į jų...

Dirbtinio intelekto naudojimas norint rasti senėjimo cheminius junginius

Iki Surėjaus universitetas 2021 m. Liepos 24 d Surrey universitetas sukūrė dirbtinio intelekto (AI) modelį, kuris identifikuoja sveiką senėjimą skatinančius cheminius junginius, atverdamas kelią farmacijos naujovėms,...

NASA apdovanojo „SpaceX“ sutartį su „Europa Clipper“ misijos įkūrimu

Jis yra NASA 2021 m. Liepos 24 d Šis vaizdas, patikslintas 2020 m. Gruodžio mėn., Rodo NASA erdvėlaivį „Europa Clipper“. Vidaus vandenynams padvigubėjus žemės vandenynų...

Newsletter

Subscribe to stay updated.