Ang mga tren ng paghahatid ng molekular na sukat para sa paghahatid ng puwersang paikot

Isang hugis ng bituin na Molekyul bilang isang prototype gear. Ang itaas na braso ay may iba’t ibang istrakturang kemikal na sumusunod sa pag-ikot. Kredito: Gwénaël Rapenne (NAIST at UPS)

Ang mga siyentipiko mula sa Nara Institute of Science and Technology, Japan, sa pakikipagtulungan ng mga pangkat ng pagsasaliksik sa Paul Sabatier University sa Pransya, ay nagtataguyod ng agham ng mga gamit na molekular para sa pagpapaikot ng lakas na paikot.

Ang paghahatid ay ginamit sa loob ng maraming siglo upang isalin ang mga pagbabago sa bilis ng gear sa mga pagbabago sa puwersang paikot. Ginagamit ang mga ito ng mga kotse, drill at karaniwang lahat ng bagay na may umiikot na mga bahagi. Ang mga gearing ng scale ng molecular ay isang mas kamakailang pag-imbento na maaaring gumamit ng ilaw o isang pampasigla ng kemikal upang simulan ang pag-ikot ng gear. Ang mga mananaliksik sa Nara Institute of Science and Technology (NAIST) sa Japan, sa pakikipagtulungan ng mga pangkat ng pagsasaliksik sa Paul Sabatier University sa Pransya, ay nag-ulat sa isang bagong pag-aaral na inilathala sa Agham ng kemikal isang paraan ng pagpapakita ng mga imahe ng isang napakaliit na paghahatid – isang magkakaugnay na kadena ng mga gears – sa trabaho.

Ang NAIST Project Leader na si Propesor Gwénaël Rapenne ay inialay ang kanyang karera sa paggawa ng mga mechanical device sa isang scale ng molekula, tulad ng mga gulong at motor. Kamakailan-lamang na dinisenyo ng mga mananaliksik ang isang gear para sa mga gear na molekular, ngunit sa kasalukuyan ay walang mga paraan upang mailarawan ang mga gears sa pagkilos.

“Ang pinaka direktang paraan upang subaybayan ang paggalaw ng mga pagpapadala ng molekular ay sa pamamagitan ng static na pag-scan sa pamamagitan ng pag-tunneling ng mga mikroskopikong imahe.” Para sa mga layuning ito, ang isa sa mga ngipin ng gear ay dapat na alinman sa pantao o electrochemically naiiba mula sa iba pang mga ngipin, “paliwanag ni Rapenne.

Pentaporphyrinic Molecular Gear

5 nm na malalaking pentaporphyrin na mga molekular na aparato. Kredito: Gwénaël Rapenne (NAIST at UPS)

Ang mga mananaliksik ay unang lumikha ng isang gamit na molekular na naglalaman ng limang talim, kung saan ang isang talim ay maraming mga atom ng carbon na mas mahaba kaysa sa iba pang apat na talim. Gayunpaman, tulad ng naging nakaraang taon, ang mga pagkakaiba sa haba ng sagwan ay nakakagambala sa pinag-ugnay na paggalaw ng mga gears. Ang mga pagkakaiba sa electrochemistry ng talim samakatuwid ay isang mas promising diskarte sa disenyo, ngunit higit na hinihingi ng synthetically.

“Gumamit kami ng mga pag-aaral sa computational upang mahulaan kung ang mga yunit ng pag-withdraw ng electron o metal na kimika ay maaaring iakma ang mga elektronikong katangian ng talim nang hindi binabago ang laki ng talim,” sabi ni Rapenne. Ang mga naturang inangkop na katangian ay mahalaga sapagkat maaari silang obserbahan bilang mga pagkakaiba sa kaibahan gamit ang pag-scan ng tunneling microscopy, kung gayon pinapabilis ang static imaging.

“Ang aming mga prototype ng pentaporphyrin gear ay naglalaman ng isang solong pagsagwan na alinman sa isang substanent ng cyanophenyl o sa gitna ng sink – kaysa sa nickel – metal,” paliwanag ni Rapenne. “Ang iba’t ibang mga diskarte sa spectroscopy ay nakumpirma ang arkitektura ng aming mga synthes.”

Paano magagamit ng mga siyentipiko ang mga gears na ito? Isipin ang pagniningning ng isang lubos na nakatuon na sinag ng ilaw sa isa sa mga gears o gumagamit ng isang pampasigla ng kemikal upang simulan ang pag-ikot. Sa ganitong paraan, ang isang serye ng mga gears ay maaaring paikutin sa isang coordinated na paraan tulad ng sa isang maginoo na gamit, ngunit sa isang scale na molekular, na binubuo sa huling miniaturization ng aparato. “Mayroon na kaming mga paraan upang mailarawan ang mga pag-ikot na ito,” sabi ni Rapenne.

Gamit ang pagpapaunlad na ito upang magsagawa ng mga solong-molekulang mekanikal na pag-aaral, masalig si Rapenne na ang malawak na pamayanan ng pananaliksik ay magkakaroon ng isang malakas na bagong disenyo para sa mga integrated nanoscale machine. “Wala pa kami doon, ngunit nagtutulungan kami upang maganap ito sa lalong madaling panahon,” he says.

Sanggunian: “Desymmetrised pentaporphyrinic gears mount on metallo-organic anchors” ni Seifallah Abid, Yohan Gisbert, Mitsuru Kojima, Nathalie Saffon-Merceron, Jérôme Cuny, Claire Kammerer at Gwénaël Rapenne, 18 Pebrero 2021, Agham ng kemikal.
DOI: 10.1039 / D0SC06379G

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Ang lumalaking problema ng “malalim na heograpiya”

Ang maaaring mukhang isang imahe ng Tacoma ay talagang isang simulate na nilikha sa pamamagitan ng paglilipat ng mga biswal na imahe ng Beijing...

Bagong Milky Way Exterior Destroyers Bagong Sky Map ay Inilabas – Madilim na Mahalagang Mga Konsepto ay Maaaring Magbigay ng Bagong Eksperimento

Ang mga astronomo ay naglabas ng isang bagong celestial map ng Milky Way galaxy na pinakamalapit sa aming kalawakan. Kredito: NASA / JPL-Caltech...

Susunod na Generation Stable Pop-Up na Istraktura na inspirasyon ni Origami

Ni Harvard John A. Paulson School of Engineering at Applied Science Abril 22, 2021 Ang hindi masusunog na kanlungan na ito ay hindi natatakpan ng makapal...

Pinalitan ng DNA ang Y Chromosome na Nag-aambag ng Maikling Buhay na Buhay sa Mga Lipad ng Lalaki

Pagpapayaman ng Heterochromatin sa lahat ng mga chromosome. Immunofluorescence stain ng H3K9me3 sa male mitotic chromosome. Bar scale ay 50μm. Kredito:...

Pinapayagan ng mga polimer na kumakain ng polimer ang “biodegradable” na mga plastik na tunay na masusunog

Ang ginagamot na plastik (kaliwa) ay naghiwalay pagkatapos ng tatlong araw lamang sa karaniwang pag-aabono (kanan) at ganap na makalipas ang dalawang linggo. ...

Newsletter

Subscribe to stay updated.