Molekylär propeller

Pumpning av vatten med den hydrofoba molekylära ytpropellern

Molekylpropeller är en molekyl som kan driva vätskor när den roteras, på grund av dess speciella form som är utformad i analogi med makroskopiska propellrar : den har flera blad i molekylär skala fästa vid en viss stigningsvinkel runt omkretsen av en axel , inriktade längs rotationsriktningen. axel.

De molekylära propellrarna som designats i gruppen av Prof. Petr Král från University of Illinois i Chicago har sina blad bildade av plana aromatiska molekyler och axeln är ett nanorör av kol . Molekylära dynamiksimuleringar visar att dessa propellrar kan fungera som effektiva pumpar i bulken och på vätskeytorna. Deras pumpningseffektivitet beror på kemin i gränssnittet mellan bladen och vätskan. Till exempel, om bladen är hydrofoba , binder inte vattenmolekyler till dem, och propellrarna kan pumpa dem bra. Om bladen är hydrofila bildar vattenmolekyler vätebindningar med atomerna i de polära bladen. Detta kan till stor del blockera flödet av andra vattenmolekyler runt bladen och avsevärt bromsa deras pumpning.

Körning

Molekylära propellrar kan roteras av molekylära motorer som kan drivas med kemiska, biologiska, optiska och elektriska medel, eller olika spärrliknande mekanismer. Naturen realiserar de flesta biologiska aktiviteter med ett stort antal mycket sofistikerade molekylära motorer, såsom myosin , kinesin och ATP-syntas . Till exempel kan roterande molekylära motorer fästa på proteinbaserade svansar som kallas flageller driva bakterier.

Ansökningar

På liknande sätt kan sammansättningen av en molekylär propeller och en molekylär motor bilda en nanoskalamaskin som kan pumpa vätskor eller utföra rörelser . Framtida tillämpningar av dessa nanosystem sträcker sig från nya analytiska verktyg inom fysik och kemi, läkemedelsleverans och genterapi inom biologi och medicin, avancerade nanofluidiska lab-on-a-chip- tekniker, till små robotar som utför olika aktiviteter i nanoskala eller mikroskala.

Se även

externa länkar