Разработан молекулярный аналог двигателя внутреннего сгорания

Ученым из Токийского университета удалось синтезировать новый тип наноактюатора, который приводится в движение светом. Предполагается, что это открытие поможет в будущем создавать сложные молекулярные машины, которые, возможно, будут работать на световой энергии.

«Решение проблемы передачи и превращения разных видов энергии одна в другую в наноразмерном диапазоне — один из открытых вопросов наномеханики. Если нам удастся достаточно хорошо изучить молекулы-двигатели, то на их основе можно будет создавать более сложные наносистемы: нанороботов, механокомпьютеры и более сложные наномашины», — комментирует доктор Казуши Кинбара (Kazushi Kinbara) из Токийского университета.

Японские исследователи получили не просто новый тип актюатора, а полноценную молекулярную машину, копирующую работу двигателя внутреннего сгорания автомобиля, сообщает Nanotechweb. В работе двух молекул используется принцип работы кривошипно-шатунного механизма совместно с поршнем, только на атомарном уровне. Основа двигателя — молекула ферроцена (Fe(C₅ H₅)₂, два кластера порфирина цинка и цепочки азобензена. Эти цепочки связывают ферроцены с порфириновыми кластерами, и в итоге молекула по внешнему виду больше напоминает механизм с педалями, чем «чистый» кривошип.

Под воздействием ультрафиолетового излучения азобензен изменяет форму на цис-изомер — это эффект так называемой фотоизомерии, когда фотоны вызывают обратимое изменение структуры молекулы.

В результате две «педали» изменяют свое положение в пространстве. При освещении молекулы обычным светом, а не ультрафиолетом, «педали» возвращаются в прежнее положение. На «педалях» ученые установили специальные присоединительные места для адгезии с другой молекулой, которая выступает в качестве ротора. Как только педали начинают двигаться, молекула-ротор тоже приходит в движение.

Грани искусственного интеллекта: как компании внедряют ИИ в реальную практику цифровизация

Показать фото

Большим достижением д-р Кинбара считает тот факт, что движение в наномоторе передается не через ковалентную химическую связь. В дальнейших планах ученых — создать более сложную молекулярную машину, состоящую из большого количества наномоторов.