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Posted in | Nanoelectronics

加州大學河濱分校的團隊研究的分子機器運動

Published on September 14, 2010 at 1:45 AM

分子機器,可以發現在自然界無處不在,例如,通過細胞運輸蛋白和幫助代謝。

要發展人工分子機器,科學家需要了解在分子或納米尺度(1納米是一米的十億分)力學的規則支配。

此圖像顯示了一個四腳分子機器小跑 - 斜對面馬蹄一起移動。研究人員發現,這種運動形式歪曲太多可行的分子。

為了應對這一挑戰,在美國加州大學的一個研究小組,濱江研究平坦的金屬表面上的“走”一類的分子機器。他們認為,雙方雙足步行兩個“腿”走在四個四腳的機器。

“我們提出了四個”馬蹄“馬狀結構分子機制,研究如何可以組織多個部分組成的議案,”路德維希巴特爾斯說,化學教授領導了這項研究,其實驗室。 “幾年前,我們發現我們如何能夠運輸二氧化碳分子沿直線跨越兩個”腳“,一次移動一個步使用一個分子機器的表面。對於新的研究中,我們想創建一個物種,可以攜帶更多的貨物 - 這意味著它需要更多的雙腿,但是,如果一個物種有超過兩條腿,怎麼會安排自己的議案“?

Bartels和同事在實驗室中進行的實驗發現,四腳分子使用起搏步態 - 分子一側的兩條腿一起移動,其次是未來分子對面的兩條腿。他們創造的物種沿直線移動可靠,不旋轉的側面或於水火之中偏離航向。研究人員還模擬了一個小跑的品種,在斜對面馬蹄一起移動,並發現這種運動形式歪曲太多可行的物種。

建立分子如何移動,研究人員下一步處理了有關分子機制的根本問題:是否分子 - 它的部分 - 只是通過隧道粗糙度沿其路徑,它遇到的障礙呢?

巴特爾斯說:“如果那樣,這將是從宏觀世界力學的基本出發,將大大加快運動,”。 “這將是像一條崎嶇不平的道路上駕駛你的汽車通過顛簸的車輪,而不是對他們。量子力學是允許這種行為很輕的粒子如電子和氫原子,但它也有關大的分子嗎?“

Bartels和同事在實驗中的溫度不同,提供不同層次的能源的分子機器,而機器的速度,因此研究如何不同。他們發現,兩條腿的機器可以使用隧道通過表面波紋壓縮。研究人員發現,但四個(或潛在)腿的機器是無法聘請隧道,而這樣一台機器可以協調起搏蹄運動,它可以協調他們的隧道。

“因此,即使在最小的規模,如果你想快速運輸貨物,你需要一盞燈,靈活的雙足車輛,”Bartels說。 “較大的車輛,可能能夠攜帶更多的貨物,但因為他們可以不使用隧道有效,他們最終可達行動遲緩,是這個令人沮喪的呢?不是真的,因為作為一個概念,分子機器是仍處於起步階段。事實上,有一個優勢分子移動緩慢,因為它讓我們更加緊密地觀察它的運動,並學會如何控制它們。“

研究結果出現在線上週在美國化學學會雜誌“,將出現在即將發行的期刊,印刷。

接下來,研究人員計劃開發的議案,可以通過控制光的分子機器。

目前,分子機器正在研究激烈,在生物學和他們的治療價值它們的功能。例如,規定與 GERD(胃食管反流病)患者的質子泵抑製劑,它緩慢的生物分子機器的抽水行動,從而降低胃酸水平。

“一般來說,科學家等生物分子機器的工作圖片,完全無視隧道,”Bartels說。 “我們的研究,糾正了這種看法,這可能,反過來,導致新的方式,控制或糾正的生物分子機器的行為。”

人工分子機器的興趣尋求在計算機和數據存儲的積極分子小的微電子產業。人工分子機器可能也可以喜歡自己的生物細胞內運作,大大有利於中藥。

巴特爾斯的實驗室在研究中使用下列分子:蒽醌和pentaquinone(都雙足);和pentacenetetrone和二pentacenetetrone(兩個四腳)。

來源: http://www.ucr.edu/

Last Update: 9. October 2011 12:05

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