WikiDer > Молекулярный пропеллер

Molecular propeller
Перекачка воды гидрофобным поверхностным молекулярным пропеллером

Молекулярный пропеллер это молекула который может перемещать жидкости при вращении, благодаря своей особой форме, которая разработана по аналогии с макроскопическими пропеллеры:[1][2] он имеет несколько молекулярных масштабов лезвия прикреплен к определенному угол тангажа по окружности вал, выровненные по оси вращения.

Молекулярные пропеллеры, разработанные группой профессора Петра Крала из Иллинойский университет в Чикаго имеют свои лезвия, образованные плоскими ароматный молекулы и вал - это углеродная нанотрубка.[3] Молекулярная динамика моделирование показывает, что эти гребные винты могут служить эффективными насосами в объеме и на поверхности жидкости. Их эффективность откачки зависит от химического состава поверхности раздела между лопастями и жидкостью. Например, если лезвия гидрофобный, молекулы воды не связываются с ними, и пропеллеры могут их хорошо перекачивать. Если лезвия гидрофильный, молекулы воды образуют водородные связи с атомами в полярных лопастях. Это может в значительной степени заблокировать поток других молекул воды вокруг лопастей и значительно замедлить их перекачку.

Вождение

Молекулярные пропеллеры могут вращаться молекулярные моторы которые могут управляться химическими, биологическими, оптическими и электрическими средствами,[4][5][6] или различные трещотка-подобные механизмы.[7] Природа реализует большую часть биологической активности с помощью большого количества очень сложных молекулярных двигателей, таких как миозин, кинезин, и АТФ-синтаза.[8] Например, поворотный молекулярные моторы прикреплены к белковым хвостам, называемым жгутики может продвигать бактерии.

Приложения

Аналогичным образом, сборка молекулярного пропеллера и молекулярного двигателя может образовать наноразмерную машину, которая может перекачивать жидкости или выполнять движение.[9] В будущем эти наносистемы будут применяться в диапазоне от новых аналитических инструментов в физике и химии до доставки лекарств и генная терапия в биологии и медицине, передовые наножидкостные лаборатория на кристалле методы, крошечные роботы выполнение различных видов деятельности в наномасштабе или микромасштабе.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Дж. Вацек и Дж. Михл, Молекулярный конструктор "Тинкертой": компьютерное моделирование молекулярных пропеллеров., New J. Chem. 21, 1259 1997.
  2. ^ Симпсон, Кристофер Д .; Маттерштайг, Гюнтер; Мартин, Кай; Гергель, Лилета; Bauer, Roland E .; и другие. (2004). «Наноразмерные молекулярные пропеллеры путем циклодегидрирования дендримеров полифенилена». Журнал Американского химического общества. Американское химическое общество (ACS). 126 (10): 3139–3147. Дои:10.1021 / ja036732j. ISSN 0002-7863. PMID 15012144.
  3. ^ Ван, Боян; Крал, Петр (28 июня 2007 г.). "Химически настраиваемые наноразмерные пропеллеры жидкостей". Письма с физическими проверками. Американское физическое общество (APS). 98 (26): 266102. Дои:10.1103 / Physrevlett.98.266102. ISSN 0031-9007. PMID 17678108.
  4. ^ Келли, Т. Росс; Де Силва, Харшани; Сильва, Ричард А. (1999). «Однонаправленное вращательное движение в молекулярной системе». Природа. ООО "Спрингер Сайенс энд Бизнес Медиа". 401 (6749): 150–152. Дои:10.1038/43639. ISSN 0028-0836. PMID 10490021. S2CID 4351615.
  5. ^ Комура, Нагатоши; Zijlstra, Роберт В. Дж .; ван Делден, Ричард А .; Харада, Нобуюки; Феринга, Бен Л. (1999). «Световой однонаправленный молекулярный ротор» (PDF). Природа. ООО "Спрингер Сайенс энд Бизнес Медиа". 401 (6749): 152–155. Дои:10.1038/43646. ISSN 0028-0836. PMID 10490022. S2CID 4412610.
  6. ^ Бустаманте, Карлос; Chemla, Yann R .; Форд, Нэнси Р.; Ижаки, Дэвид (2004). «Механические процессы в биохимии». Ежегодный обзор биохимии. Ежегодные обзоры. 73 (1): 705–748. Дои:10.1146 / annurev.biochem.72.121801.161542. ISSN 0066-4154. PMID 15189157.
  7. ^ Астумян, Р. Дин (1997-05-09). «Термодинамика и кинетика броуновского двигателя». Наука. Американская ассоциация развития науки (AAAS). 276 (5314): 917–922. Дои:10.1126 / science.276.5314.917. ISSN 0036-8075. PMID 9139648.
  8. ^ Tsunoda, S.P .; Aggeler, R .; Yoshida, M .; Капальди, Р. А. (30 января 2001 г.). «Вращение олигомера с-субъединицы в полностью функциональной АТФ-синтазе F1Fo». Труды Национальной академии наук. 98 (3): 898–902. Дои:10.1073 / пнас.98.3.898. ISSN 0027-8424. ЧВК 14681. PMID 11158567.
  9. ^ Soong, R.K .; Bachand, G.D .; Neves, H.P .; Ольховец, А.Г .; Craighead, H.G .; Монтеманьо, К. Д. (2000-11-24). «Питание неорганического наноустройства с биомолекулярным двигателем». Наука. Американская ассоциация развития науки (AAAS). 290 (5496): 1555–1558. Дои:10.1126 / science.290.5496.1555. PMID 11090349.

внешняя ссылка