Image: molecular machineИсследователи из Амстердамского университета открыли, что наномеханизмы – машины размером всего с одну молекулу – могут двигаться быстрее, если вы добавите «смазку» в их окружение. И, к огромному удивлению учёных, вода оказалась самым лучшим вариантом смазки-наноускорителя, согласно исследованию, опубликованному 1 сентября 2013 года в журнале Nature Chemistry.

Исследователь Маттейс Панман и его коллеги определили скорость двух наномашин, изучили молекулярное колесо и молекулярный двигатель двух наномеханизмов, созданных всего лишь из нескольких дюжин атомов, размером в одну миллиардную долю метра.

Чтобы изучить эти молекулярные устройства, учёные применили передовые физические техники – ядерный спиновый резонанс и сверхбыстродействующие лазеры. Во время исследования они поместили наномашины в органический раствор. Исследователи обнаружили, что небольшое количество воды, добавленное в раствор, позволяет молекулярным машинам двигаться быстрее. В ходе опытов они установили, что 3% воды дают достаточное количество «смазки», чтобы ускорить движение в два раза. Они опробовали и другие вещества, но с гораздо меньшим эффектом. Например, бутанол, чьи свойства лежат где-то между водой и смазочным маслом, наоборот замедлял движение наномеханизмов.

Эффект смазки, вероятно, дают водородные связи между группами атомов, формирующих две части наномашины, движущиеся в зависимости друг от друга. Чтобы машина могла передвигаться, эти связи должны временно разъединяться. Добиться этого непросто: обычно две разделенных части водородной связи быстро «схватываются» снова. Если же в среде присутствует вода, то две половины могут сформировать новые водородные связи с молекулой воды, а не друг с другом. В результате образования новой водородной связи, движущиеся части машины остаются несвязанными дольше, внутреннее трение молекулярного механизма снижается, а скорость движения возрастает.

Это открытие важно для разработки и оптимизации наномеханизмов. Потенциальное применение таких машин разнится от молекулярных компьютеров до покрытий с управляемыми свойствами.


Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *