Site Sponsors
  • Oxford Instruments Nanoanalysis - X-Max Large Area Analytical EDS SDD
  • Park Systems - Manufacturer of a complete range of AFM solutions
  • Strem Chemicals - Nanomaterials for R&D
Posted in | Nanoelectronics

جامعة كاليفورنيا ريفرسايد حركة الدراسات فريق من الآلات الجزيئية

Published on September 14, 2010 at 1:45 AM

ويمكن الاطلاع على آلات جزيئية في كل مكان في الطبيعة ، على سبيل المثال ، نقل البروتينات من خلال مساعدة الخلايا والأيض.

لتطوير آلات جزيئية اصطناعية ، يحتاج العلماء إلى فهم القواعد التي تحكم الميكانيكا على المستوى الجزيئي أو نانومتر (النانومتر هو جزء من المليار من المتر).

هذه الصورة يظهر الجهاز رباعي الأرجل الجزيئية الخب -- حوافر قطريا مقابل التحرك معا. وجد الباحثون أن هذا الشكل من أشكال مشوهة حركة الأنواع الجزيئية الكثير جدا أن تكون قابلة للحياة.

لمواجهة هذا التحدي ، ودرس ريفرسايد فريق من الباحثين في جامعة كاليفورنيا ، فئة من الآلات الجزيئية التي سيرا "عبر سطح معدني مسطح. واعتبروا أن كل من آلات المشي على قدمين اثنين 'الساقين والصناعات رباعي الأرجل التي تمشي على أربع.

"لقد ارتكبنا هيكل الخيل مثل مع" حوافر "الأربعة لدراسة كيفية الآلية الجزيئية يمكن تنظيم حركة أجزاء متعددة" ، وقال لودفيغ بارتلز ، أستاذ الكيمياء ، والذي قاد فريق البحث المختبر. "قبل بضعة أعوام ، اكتشفنا كيف يمكننا نقل جزيئات غاز ثاني أكسيد الكربون على طول خط مستقيم عبر السطح باستخدام آلة الجزيئية مع' قدم 'اللذين تحركت خطوة واحدة في وقت واحد ، وللاطلاع على الأبحاث الجديدة ، أردنا خلق الأنواع التي يمكن أن تحمل أكثر من البضائع -- وهو ما يعني أنه سيكون بحاجة الى مزيد من الساقين ولكن إذا كان أحد الأنواع إلى أكثر من قدمين ، كيف سيكون تنظيم حركتهم "؟

تنفيذ بارتلز وزملاؤه تجارب في المختبر وجدوا أن استخدام جزيئات رباعي الأرجل مشية سرعة -- ساقيه على جانب واحد من جزيء التحرك معا ، ثم المقبل في المباراتين على الجانب الآخر من الجزيء. انتقلت الأنواع التي تم إنشاؤها بشكل موثوق على طول الخط ، وليس إلى الجانب الدورية أو تنحرف عن مسارها. الباحثون أيضا محاكاة ل. الخب من الأنواع ، والذي عكس حوافر قطريا التحرك معا ، ووجدت أن هذا الشكل من أشكال مشوهة حركة الأنواع أكثر مما ينبغي أن تكون قابلة للحياة

إذ أنشأ كيف يتحرك الجزيء ، تناول الباحثون القادم سؤالا جوهريا حول الآلية الجزيئية : هل جزيء -- أو أجزاء من ذلك -- ببساطة من خلال نفق الحواجز التي قدمها خشونة أنه واجه على طول مساره؟

واضاف "اذا فعلت ، وهذا سيكون تحولا أساسيا من الميكانيكيين في العالم العيانية ، وسوف تصل سرعة الحركة كثيرا" ، وقال بارتلز. واضاف "سيكون مثل القيادة على الطرق الوعرة مع عجلات السيارة تمر من خلال المطبات بدلا من فوقهم ، ومن المعروف ميكانيكا الكم ، على السماح لمثل هذا السلوك جسيمات خفيفة جدا مثل الالكترونات وذرات الهيدروجين ، ولكن قد يكون أيضا ذات الصلة لجزيئات كبيرة؟ "

تباينت بارتلز وزملاؤه درجة الحرارة في تجاربهم لتوفير الآلات الجزيئية مع مستويات مختلفة من الطاقة ، ودرس كيفية سرعة آلات متنوعة نتيجة لذلك. وجدوا أن جهاز مع قدمين يمكن استخدامها نفق لالبريدي عن طريق تمويج السطح. ووجد الباحثون في حين مثل هذا الجهاز يمكن أن تنسق حركة الحوافر في سرعة ، فإنه لا يمكن تنسيق هذه الأنفاق ، ولكن جهاز مع الساقين (أو أكثر يحتمل) أربعة ليست قادرة على توظيف نفق.

"وهكذا ، حتى في نطاق أصغر ، إذا كنت ترغب في نقل البضائع بسرعة ، كنت في حاجة الى سيارة خفيفة وذكيا ذو قدمين" ، وقال بارتلز. "قد المركبات الكبيرة تكون قادرة على تحمل المزيد من الشحنات ، ولكن لأنهم لا يستطيعون استخدام نفق على نحو فعال ، فإنها في نهاية المطاف الحاجة إلى التحرك ببطء ، هل هذا مشجع؟ ليس في الواقع ، لأن الآلية الجزيئية كمفهوم لا تزال في مهدها ، بل هناك ميزة إلى وجود جزيء التحرك ببطء لأنه يتيح لنا مراقبة تحركاتها عن كثب ومعرفة كيفية السيطرة عليها. "

ظهرت نتائج الدراسة على الانترنت الاسبوع الماضي في مجلة الجمعية الكيميائية الأميركية ، وسوف تظهر في الطباعة في العدد القادم من المجلة.

المقبل ، ويعتزم الباحثون لتطوير الآلات الجزيئية التي يمكن أن تكون الحركة التي تسيطر عليها الضوء.

حاليا ، ويجري حاليا دراسة الآلات الجزيئية لأداء مهامهم بشكل مكثف في مجال البيولوجيا وقيمتها العلاجية. على سبيل المثال ، توصف المرضى الذين يعانون من ارتجاع المريء (الجزر المرض المعدي) مثبطات مضخة البروتون ، والتي تبطئ من عمل آلات ضخ الجزيئية البيولوجية ، وبالتالي تقليل مستويات حمض المعدة.

"وبصفة عامة ، صور العلماء للعمل هذه الآلية الجزيئية البيولوجية تماما نفق يتجاهل" ، وقال بارتلز. "دراستنا يصحح هذا التصور ، الذي قد يؤدي بدوره إلى طرق جديدة لمكافحة أو تصحيح السلوك من الآلات الجزيئية البيولوجية."

آلات جزيئية اصطناعية ذات أهمية لصناعة الإلكترونيات الدقيقة في سعيها للحصول على عناصر نشطة أصغر وأصغر في أجهزة الكمبيوتر وتخزين البيانات. آلات جزيئية اصطناعية يمكن أن يحتمل أن تعمل أيضا داخل الخلايا مثل نظرائهم البيولوجية ، كما يفيد الدواء.

يستخدم مختبر بارتلز من الجزيئات التالية في الدراسة : غليكوسيد وpentaquinone (كلاهما ذو قدمين) ، وثنائي ميثيل pentacenetetrone وpentacenetetrone (رباعي الأرجل على حد سواء).

المصدر : http://www.ucr.edu/

Last Update: 7. October 2011 18:25

Tell Us What You Think

Do you have a review, update or anything you would like to add to this news story?

Leave your feedback
Submit