“Наш повністю штучний насос переносить енергію між молекулами в живих клітинах точно так само, як це відбувається в природі”, — розповідає керівник дослідження Фрейзер Стоддарт (Fraser Stoddart). До речі, на порталі nasosovnet ви зможете почерпнути багато інформації про різні типи насосів.
Унікальна розробка американських вчених використовує малі молекули, створені в лабораторії. Первинну енергію “машина” черпає з хімічних реакцій і направляє її на виведення молекул зі стану термодинамічної рівноваги: в результаті частинки переходять від низькоенергетичного до активному стану.
Пристрій побудований на молекулі-ротаксані, яка вже була використана для створення молекулярних машин. У цієї молекули є лінійна вісь “з перешкодами”, яка здатна обмежувати рухи “одягненої” на неї кільцеподібної молекули. Хімічна структура осі така, що молекули-кільця можуть рухатися по ній в одному напрямі. Просуває кільця складний механізм, який заснований на роботі двох односторонніх “клапанів”.
Такий молекулярний механізм містить кілька компонентів. Перший являє собою позитивно заряджений блок піридину, який виступає в ролі першого одностороннього клапана. Другий — блок віологена (viologen) — діє як власне насос. Третій компонент — це велика група ізопропілфенілів, яка функціонує як другий односторонній клапан. Останнім, четвертим компонентом є алкільний ланцюг, який виступає у ролі наконечника. Цей ланцюг містить на своєму кінці хімічну групу, що не дає молекулам зіскочити з осі.
Вчені, по суті, пішли проти природних механізмів і спробували як би притиснути один до одного два магніти на молекулярному рівні (всі зі школи знають, що зробити це майже неможливо). На даний момент молекулярний насос здатний притиснути один до одного тільки дві кільцеві молекули, але в майбутньому він зможе працювати з десятками таких частинок і запасати більше енергії, стверджують вчені в прес-релізі.
Порівняно з природніми процесами, що протікають в живих організмах, дана технологія примітивніша. Але при певних модифікаціях і вдосконалення така “машина” може створювати в нерівноважній системі енергію, яку потім можна буде використовувати для приведення в рух штучних м’язів та інших молекулярних механізмів.