Nanołodzie złożone z… 244 atomów

Nanołodzie stworzone na Rice University zbudowane są z pojedynczych molekuł, a  w skład każdej ze struktury wchodzi 244 atomów. Każda z molekuł posiada własny ,,silnik” zasilany światłem ultrafioletowym, napędzający swojego rodzaju „ogon” cząsteczki  w tempie 18 nanometrów na obrót, co daje ok. 2,54 cm/s. W skali „nano” prędkość rzędu cm/s jest zawrotną prędkością . Twórca nanołodzi – James Tour określił je mianem „najszybszych cząstek poruszających się w roztworze”.

Bez tytułu

 

Rys. 1. Budowa chemiczna nanołodzi, prawa autorskie: Víctor García-López

Strutury te wykazują o 26% większą dyfuzję, co oznacza, że molekuły poruszają się o wiele szybciej niż wynikałoby to z Ruchów Browna.  Pomimo tego, iż ruch nanołodzi nie jest ukierunkowany, to ich ,,silniki” są wystarczająco silne by pozwolić molekułom na poruszanie się  wśród cząstek o takiej samej wielkości. James Tour wypowiada się na temat drogi jaką pokonują nano-łodzie w następujący sposób: ,,Przypomina to spacer człowieka wzdłuż boiska do koszykówki, w którego rzucamy 1000 piłek”. Pomysłodawca projektu zauważa także, że nanomaszyny napędzane silnikami były tworzone przez ostatnie lata przez naukowców,  aczkolwiek służyły one głównie do produkcji substancji toksycznych.

Nano-silniki produkowane w 20 etapowej syntezie, przez grupę holenderskich naukowców, okazały się odpowiednie do badań prof. Tour’a.  Należy zauważyć, że nanołodzie nie są jedynym projektem naukowców. Grupa prof. Tour’a ma już wcześniejsze doświadczenie w tworzeniu maszyn molekularnych, tj.: nanosamochody, cząsteczkowe maszyny z czterema niezależnymi, rotującymi kołami, silniki zasilane światłem. Możliwości użycia mikroskopii skaningowej oraz mikroskopii fluorescencyjnej w przypadku nanomaszyn zostały znacząco zredukowane z racji względnie dużych prędkości osiąganych przez molekuły. Badania dotyczące działania silników zasilających nanołodzie są możliwe dzięki odpowiedniej modyfikacji struktur grupami odpowiedzialnymi za fluorescencję. ,,Silniki” wykorzystywane w nanołodziach działają podobnie jak wić bakterii. Każdy obrót składa się z czterech kroków. Wzbudzenie przez światło pozwala na wykonanie ćwierć obrotu. W chwili powrotu ,,silnika” na niższy poziom energetyczny, sąsiadujące atomy pozwalają na dokonanie kolejnej części obrotu. Proces wzbudzania i powrotu do niższego stanu energetycznego trwa tak długo, jak długo silnik jest zasilany przez światło.

Naukowcy z grupy badawczej prof. Tour’a mają nadzieję, że nano-łodzie okażą się przydatne w celach medycznych oraz innych, gdzie istnieje konieczność przenoszenia substancji aktywnych. Dzięki wykorzystaniu molekularnych łodzi, możliwy byłby transfer leków do określonych tkanek lub narządów. Na daną chwilę, największym ograniczeniem jest nieukierunkowany ruch nanołodzi, aczkolwiek nie można zaprzeczyć, że opracowanie oraz synteza molekuł zdolnych do osiągania tak dużych prędkości można nazwać przełomowym odkryciem w dziedzinie nanotechnologii.

1. http://www.sciencedaily.com/releases/2015/11/151116112302.htm

2. Víctor García-López, Pinn-Tsong Chiang, Fang Chen, Gedeng Ruan, Angel A. Martí, Anatoly B. Kolomeisky, Gufeng Wang, James M. Tour. Unimolecular Submersible Nanomachines. Synthesis, Actuation, and Monitoring. Nano Letters, 2015, DOI: 10.1021/acs.nanolett.5b03764

Opracowała: Anika Szady

Korekta: Ilona Sadok

Bookmark the permalink.

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *


*