Vědci vytvářejí chemické motory na molekulární úrovni

Vědci vytvářejí chemické motory na molekulární úrovni

Mikrokosmos je stále plný tajemství, ale vědci nepřestávají


Tři nedávné studie v chemickém průmyslu přinesly průlom v čerpadlech a rotačních motorech na molekulární úrovni. Mikroskopické přístroje ještě nejsou připraveny na oficiální premiéru a reálné použití, ale vyhlídky na technologie jsou tam velké. Budoucí mikromotory budou schopny absorbovat oxid uhličitý přímo z atmosféry, načež za pomoci přijaté energie budou získávat cenné kovy z mořské vody.

Nám známé spalovací motory spalují palivo za vzniku tepla, které díky své vysoké energii tlačí písty, ozubená kola a další mechanismy přesně stanoveným směrem. Na molekulární úrovni však funguje úplně jiný princip. Vzhledem k mizející malé velikosti korpuskulárních částic se molekulární rotory mohou pohybovat ve směru i proti směru hodinových ručiček se stejnou pravděpodobností, když je dodáváno teplo. Molekuly se pohybují náhodně, což znemožňuje koordinovanou práci velkého počtu mikromotorů.

Po léta se Fraser Stoddart, organický chemik na Northwestern University, snažil tento problém vyřešit. Nakonec se mu to podařilo a mohl vytvořit jeden z prvních molekulárních strojů na chemické bázi, za což mu byla v roce 2016 udělena Nobelova cena. Tým vědců pod vedením Stoddarta vynalezl mikroskopické prstence, které se vlivem určitých činidel „obalují“ na a mimo molekulární osu. Zpočátku přetrvával chaotický charakter pohybu rotorů, což znamená, že byly k ničemu.

Stoddartův tým však postupem času vyřešil problém s nepravidelným pohybem mikromotorů. V prosinci 2021 vědci v Science oznámili, že se jim podařilo znehybnit další generaci molekulárních pump pomocí organokovového lešení. Vědci k této konstrukci doslova připevnili každý mikroskopický rotor a nastavili přesně definovanou polohu, která byla zachována po celou dobu experimentu.


Molekulární rotor vypadá jako shluk několika molekul.


David Lee, chemik na univerzitě v Manchesteru, a jeho tým vědců šli ještě dále a nedávno vytvořili mikroskopický rotor, který se nepřetržitě otáčí, dokud má přístup k „palivu“. V tuto chvíli se rotor otáčí extrémně pomalu, dělá asi tři otáčky za den. Vědci pracují na urychlení tohoto procesu a doslova každý den objevují nová pravidla pro vytváření molekulárních mechanismů.
informace
Vážený čtenáři, abyste mohli zanechat komentář k publikaci, musíte přihlášení.