Международная команда ученых разработала молекулярный пропеллер, который может вращаться в одном направлении на поверхности материала при подаче энергии. Статья о разработке опубликована в журнале Nature Communications.

В природе молекулярные пропеллеры можно увидеть во многих биологических процессах: от плавания бактерий до внутриклеточного транспорта. Но синтетические молекулярные пропеллеры, в отличие от природных аналогов, могли бы работать в более жестких окружающих средах и под точным управлением со стороны человека.

Ученые из Университета Огайо, Аргоннской национальной лаборатории, Университета Тулузы во Франции и Института науки и техники Нара в Японии представили многокомпонентный молекулярный пропеллер, специально разработанный для работы на твердых поверхностях. Это крошечное устройство состоит из трех компонентов: молекулярной шестерни в форме храповика в качестве основания, трехлопастного пропеллера и атома рутения, действующего как шарикоподшипник и соединяющего все части воедино. Размер пропеллера составляет всего около двух нм в ширину и одного в высоту.

«Что особенного в нашем пропеллере, так это его многокомпонентная конструкция, которая становится хиральной на поверхности кристаллов золота, то есть образует шестерни с наклоном вправо или влево, — подчеркнул один из авторов исследования, профессор физики Университета Огайо Сав-Вай Хла. — Эта хиральность диктует направление вращения при подаче энергии».

Хла и его команда также могли манипулировать вращениями молекулы и записывать их. Это позволило ученым понять детали движения на уровне молекулы, а также создать анимацию этого процесса с помощью соединения кадров, полученных на разных его этапах. Вращение происходит с помощью приложенного электрического поля, подачей электрического тока или механической силой с помощью наконечника сканирующего туннельного микроскопа. Эти способы позволили исследователям контролировать вращение и переключать пропеллер из выключенного состояния во включенное.

Хотя созданный учеными молекулярный пропеллер представляет больше фундаментальный интерес, в будущем, по словам разработчиков, он может найти применение в медицине и для создания новых катализаторов.

Метки: вращающийся в одном направлении молекулярный пропеллер