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分子機械のUCリバーサイドチームの研究動向

Published on September 14, 2010 at 1:45 AM

分子機械は自然界の至る所に見つけることができる、例えば、細胞を介してタンパク質を輸送して代謝を助ける。

人工分子機械を開発するには、科学者たちは、分子やナノスケール(ナノメートルは10億です)での力学を支配するルールを理解する必要があります。

この画像は、小走り四足分子機械を示しています - 斜め向かい蹄が一緒に移動する。研究者は運動のこのフォームは実行可能であることがあまりにも多くの分子種を歪めていることがわかった。

この課題に対処するために、カリフォルニア大学の研究チームは、リバーサイドは、平らな金属の表面を横切って"歩く"という分子機械のクラスを研究した。彼らは2つの足"と4つに歩く四足のものの上を歩くの両方二足歩行のマシンを検討した。

"我々は、分子機械は、複数の部品の動きを整理する方法を研究するために4つの"ひづめ"を持つ馬のような構造を作った、"ルートヴィヒのバーテルズ、ラボ研究を主導した化学の教授は言う。 "数年前、我々は一度に一歩移動した二つの"フィート"で分子機械を使って表面を横切って直線に沿って二酸化炭素の分子を輸送する方法を発見した。新しい研究は、我々は作成したいより多くの貨物運ぶことができる種 - 。それはより多くの足が必要になることを意味しかし種つ以上の脚を持っている場合、どのようにそれは彼らの動きを開催します"?

バーテルズらは、実験室で実験を行ったと四足動物の分子がペーシングの歩行使用することを発見 - 分子の反対側にある2つの脚で次、一緒に続いて移動する分子の一方の側に両方の足を。彼らが作成された種は側に回転したり、コースを外れて方向転換ではない、線に沿って確実に移動する。研究者はまた、シミュレートされた斜め向かい蹄が一緒に移動する種の繋駕速歩レース、そして動きのこのフォームは実行可能であることがあまりにも多くの種を歪めていることがわかった。

どのように分子の動きを確立した後、研究者は、次の分子機構についての根本的な問題に取り組んだ:分子か - またはそれの一部を - 単にそれがそのパスに沿って検出した粗さによって提示された障壁をトンネル?

"それがなかった場合、これは巨視的な世界における力学からの根本的な出発となると非常に動きをスピードアップするだろう"とバーテルズは言った。 "それは電子と水素原子のような非常に軽い粒子のような動作を可能にするために知られている量子力学の。あなたの車の車輪がその上をバンプを介して行くのではなくででこぼこ道を走行するようなものだが、それも関係あるだろう大きな分子のための?"

バーテルズらは、エネルギーの異なるレベルで分子機械を提供するために、彼らの実験で温度を変化させ、マシンの速度が結果として変化か調べた。彼らは2つの脚を持つマシンは、表面の波形を介して圧縮するトンネリングを使用できることがわかった。しかし4つ(または潜在的にそれ以上)の脚を持つマシンがトンネリングを採用することができない、そのようなマシンがペーシングでのひづめの動きを調整することができますが、それは彼らのトンネリングを調整することはできません、研究者が見つかりました。

"あなたは高速貨物を輸送する場合にこのように、さらに最も小さい規模で、、あなたが光と軽快な二足歩行車を必要とする、"バーテルズは言った。概念としての分子機構はまだ成熟したものではないので、この落胆?そうでもない"大型車はより多くの貨物を運ぶことができるかもしれませんが、それらが効果的にトンネリング使用することはできないため、彼らはゆっ​​くりと移動ばならないはめになります。です。実際に、あるそれは、私たちはより密接にその動きを観察し、それらを制御する方法を学ぶことができるため、分子を持っていることに利点がゆっくりと移動する。"

調査結果はAmerican Chemical Societyのジャーナルで先週オンラインで登場し、そして雑誌の今後の問題で印刷に表示されます。

次に、研究者は、その動き、光で制御できる分子機械を開発する予定。

現在、分子機械は、生物学とその治療上の価値のためのその機能のために熱心に研究されています。例えば、逆流性食道炎(胃食道逆流症)の患者は、プロトンポンプ阻害薬を処方され、したがって、胃の酸のレベルを低下させる、生体分子機械のポンプ作用が遅くなる。

"一般に、このような生体分子機械の働きの科学者の絵は完全に無視トンネリング、"バーテルズは言った。 "我々の研究では、順番に、生物分子機械の動作を制御したり、修正の新しい方法につながる可能性がありますこのような認識を、修正します。"

人工分子機械はコンピューターで、データストレージのための小さく能動素子のためのその探求のマイクロエレクト​​ロニクス業界に関心がある。人工分子機械は、潜在的にも大幅に薬を恩恵を受け、それらの生物学的同等のような細胞内に動作することができます。

バーテルズの研究室は、研究では、次の分子に使用:アントラキノンとpentaquinoneを(両方とも二足歩行)、およびpentacenetetroneとジメチルpentacenetetrone(四足両方)。

ソース: http://www.ucr.edu/

Last Update: 9. October 2011 12:06

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