Белорусский государственный
технологический университет
Belarusian State Technological University
Факультеты
ОИВР
Наука
Факультеты Абитуриентам ОИВР Партнёрам Библиотека Одно окно Инженерные классы
Наука
Химики синтезировали управляемый молекулярный тормоз

Российские химики из Института физической химии и электрохимии имени А.Н. Фрумкина создали молекулярную машину, две части которой могут свободно вращаться относительно друг друга, а при изменении кислотности среды это вращение тормозится. Это происходит из-за образования связей между частями ансамбля, причем их образование и разрыв контролируемы и обратимы. Контроль и управление движением таких машин могут быть использованы при разработке оптоэлектронных материалов, работающих по принципу преобразования энергии движения в оптический сигнал. Исследование опубликовано в New Journal of Chemistry и поддержано грантом Российского научного фонда (РНФ) в рамках Президентской программы исследовательских проектов, полученным молодым химиком Иваном Мешковым. Работа является частью исследований, проводимых совместно с лабораторией профессором
М.В. Хоссейни (университет Страсбурга, Франция).
М
олекулярные машины — это молекулярные системы, составные части которых совершают управляемое механическое движение, при этом этими частями могут выступать как отдельные молекулы, так и какие-либо их части. За разработку и создание первых искусственных молекулярных машин была присуждена Нобелевская премия по химии 2016 года. Многочисленные молекулярные машины встречаются и в живой природе, в частности несколько белков в основании жгутика некоторых бактерий похожи на электродвигатель. Именно благодаря таким белкам жгутик приходит в движение, позволяя клетке перемещаться в среде. 
В новой работе ученые исследуют молекулярные машины на основе порфиринов — макроциклических молекул, образованных четырьмя пиррольными циклами. Такие молекулы широко распространены в живой природе: они входят в состав хлорофилла, гемоглобина, витамина B12 и многих ферментов. Использованная в этой работе молекула представляет собой димер, то есть состоит из двух частей — порфириновых колец. Они соединены диацетиленовым мостиком, что позволяет двум половинам молекулы свободно вращаться вокруг его оси. Введение в систему специальных «молекул-блокировщиков» затормаживает это вращение. Варьируя кислотность среды, химикам удалось добиться контроля над этим процессом: в основной среде движению ничего не мешает, а в кислотной вращение останавливается. 
«Почему интересно управлять такой молекулярной машиной именно изменением кислотности среды? — комментирует одна из авторов работы Юлия Горбунова. — Во-первых, это принцип живой природы, так как в природе никто не добавляет новые вещества, идет регулируемый кислотно-основной баланс. Обратимое образование водородных связей может запускать тот или иной процесс в организме, поэтому возможность создания молекулярных машин и переключателей на основе водородных связей очень привлекательна». 
Порфирины ярко окрашены, поэтому любые происходящие с ними изменения удобно контролировать методами электронной спектроскопии поглощения. В данном случае этот подход чувствителен к ориентации порфириновых макроколец в ансамбле, что позволяет выяснить их взаимное расположение, то есть узнать, находится молекула в заторможенном состоянии или нет.
«Изменение оптических свойств — это основа создания умных материалов с настраиваемыми свойствами, — продолжает Горбунова. — Меняя кислотность среды, можно настраивать оптические свойства или, например, заставить соединение флуоресцировать (светиться) или тушить флуоресценцию».
Молекулярные машины как область исследований появились около 30 лет назад и пока не достигли уровня широкомасштабных применений, но первые попытки уже делаются.
«То, что сделано на порфиринах, — это демонстрация принципов дизайна и управления подобными системами, — подытоживает Горбунова. — Так как отклик у нас оптический, то это, безусловно, может быть использовано при разработке материалов. Изменение оптических свойств важно для целого ряда применений, например, разработки материалов для новых оптоэлектронных устройств».

Источник: www.gazeta.ru


Опубликовано: 22.05.2018
Больше по рубрике
Кремниевые наночастицы помогают растениям быстрее расти
14.05.2018
Учёные МГУ создали материал, быстро определяющий содержание вредных ионов в пище
14.05.2018
Лига роботов и проект iFarm готовят российский аналог робота-садовника
14.05.2018
Сергей Сидорский: «Взаимодействие ЕЭК и VDMA стимулирует производство в ЕАЭС сельскохозяйственной техники, отвечающей самым современным мировым требованиям»
10.05.2018
Ученые открыли новый подкласс химических соединений
07.05.2018
Энергоемкость батареек можно увеличить почти в 1,5 раза
10.04.2018
Вопросы создания Евразийской сети трансфера технологий обсудили на Совете ЕЭК
03.04.2018
Размер противоионов влияет на поведение заряженной полимерной цепи
30.03.2018
Создан мягкий материал-хамелеон с программируемыми свойствами
30.03.2018
Графену придали свойства «магнитного золота»
14.02.2018