موتور مولکولی امکان کنترل سرعت فرآیندهای شیمیایی را با کمک پالس های نور فراهم می کند – ScienceDaily


چشم انداز آینده برای کوچک سازی مجموعه ای از موتورهای مولکولی مصنوعی را ایجاد کرده است که توسط تعدادی از منابع انرژی تأمین می شوند و می توانند حرکات مختلفی را انجام دهند. اکنون یک تیم تحقیقاتی در دانشگاه فردریش-الکساندر-دانشگاه ارلانگن-نورنبرگ (FAU) موفق شده اند با استفاده از یک موتور کنترل شده نور ، واکنش کاتالیز را کنترل کنند. این ما را یک قدم به تحقق چشم انداز یک کارخانه نانو نزدیک می کند که در آن ترکیبی از ماشین آلات مختلف مانند سلول های بیولوژیکی با هم کار می کنند. نتایج در مجله انجمن شیمی آمریکا.

قوانین مکانیک همیشه قابل اجرا نیست

طبق تعریف ، یک موتور انرژی را به نوع خاصی از انرژی جنبشی تبدیل می کند. به عنوان مثال ، در سطح مولکولی ، پروتئین میوزین می تواند با استفاده از انرژی شیمیایی انقباضات عضلانی ایجاد کند. چنین نانو ماشین هایی اکنون می توانند به صورت مصنوعی تولید شوند. با این حال ، مولکول های مورد استفاده بسیار کوچکتر از پروتئین ها و به طور قابل توجهی پیچیدگی کمتری دارند.

پروفسور دکتر هنری دوبت ، رئیس شیمی آلی I در FAU می گوید: “قوانین فیزیک مکانیک به سادگی در سطح مولکولی قابل اجرا نیست.” وی توضیح می دهد که به عنوان مثال اینرسی در این سطح وجود ندارد. با حرکت براونی ، ذرات دائماً در حال حرکت هستند. وی توضیح می دهد: “فعال كردن یك موتور چرخان كافی نیست ، شما باید یك مكانیسم ضامن دار را روشن كنید كه از چرخش آن به عقب جلوگیری می كند.”

در سال 2015 ، هنگام حضور در LMU در مونیخ ، پروفسور دوبت و تیمش یک موتور مولکولی مخصوصاً سریع تولید کردند که از نور مرئی نیرو می گرفت. در سال 2018 ، آنها اولین موتور مولکولی را تولید کردند که فقط از نور تأمین می شود و مستقل از دمای محیط کار می کند. یک سال بعد ، آنها نوعی ایجاد کردند که نه تنها می تواند چرخش داشته باشد ، بلکه همچنین می تواند یک شکل هشت حرکت را انجام دهد. تمام موتورها بر اساس مولکول hemithioindigo ، یک نوع نامتقارن از رنگ نیل طبیعی است ، جایی که یک اتم گوگرد به جای اتم نیتروژن قرار می گیرد. یک قسمت از مولکول در چند مرحله در جهت مخالف قسمت دیگر مولکول می چرخد. مراحل انرژی توسط نور مرئی ایجاد شده و مولکول ها را اصلاح می کند تا واکنش های برگشتی مسدود شود.

کاتالیزورهای استاندارد در حال استفاده

هنری دوب دوبله پس از پیوستن به FAU برای اولین بار از یک موتور چرخان در سال 2015 برای کنترل یک فرآیند شیمیایی جداگانه استفاده کرد. این چهار پله به دور پیوند دوگانه کربنی همتیو اندیگو حرکت می کند. برای کنترل واکنش کاتالیزور می توان از دو مرحله چهار مرحله ای ناشی از واکنش نوری استفاده کرد. این شیمیدان توضیح می دهد: “نور سبز یک ساختار مولکولی ایجاد می کند که کاتالیزوری را به hemithioindigo متصل می کند و نور آبی کاتالیزور را آزاد می کند.”

از یک کاتالیزور استاندارد که فاقد اتم فلز است استفاده می شود. با استفاده از نیروهای الکترواستاتیک ، کاتالیزور از طریق پیوند هیدروژن به اتم اکسیژن در “مولکول موتور” متصل می شود. در اصل می توان از همه کاتالیزورهایی که از پیوند هیدروژن استفاده می کنند استفاده کرد. پروفسور دوبت توضیح می دهد: “مزیت بزرگ hemithioindigo این است که ساختار ذاتی آن دارای مکانیزم اتصال کاتالیزور است.” در غیر این صورت باید با استفاده از سنتز شیمیایی اضافه شود.

چرخش موتور hemithioindigo توسط نور مرئی کنترل می شود. در همان زمان ، سیستم اجازه می دهد تا انتشار و اتصال یک کاتالیزور که واکنشهای شیمیایی مورد نظر را تسریع یا کند می کند ، باشد. پروفسور دوب می گوید: “این پروژه گامی مهم در جهت ادغام موتورهای مولكولی در فرآیندهای شیمیایی به سادگی و به روش های مختلف است.” “این به ما امکان می دهد داروهای پیچیده را با درجه بالایی از دقت ، با استفاده از ماشین آلات مولکولی به عنوان یک خط تولید در آینده ، سنتز کنیم.”

منبع تاریخچه:

مواد تهیه شده توسط دانشگاه ارلانگن-نورنبرگ. توجه: مطالب را می توان از نظر سبک و طول ویرایش کرد.


منبع: khabar-erfan.ir

دیدگاهتان را بنویسید

Comment
Name*
Mail*
Website*