První krok k molekulárním strojům

Martin Šrubař · 7. 9. 2005

Nano

Molekulární stroje mají neuvěřitelný potenciál. Jednou se dočkáme toho, že vypustíme nanoroboty na hromadu šrotu a za pár hodin nám z něj vznikne moderní auto, letadlo nebo jakákoliv věc, kterou si vymyslíme. Vědci učinili první reálný krok k této vizi – navrhli molekuly, které dokáží přesunovat velká množství kapalin.

Molekuly hýbou kapkami

Vědci navrhli a vytvořili takové umělé molekuly, které dovedou hýbat s kapalinou, která se na nich nachází. Dokáží takto “tlačit” kapky vody dijódu metanu do kopce o sklonu až 12°. Aby tradiční manipulační technika byla stejně výkonná, musela by být schopna přesouvat kilometr vysoké budovy.

Přesunu kapek dosáhli vědci tak, že speciální molekuly nanesli na zlatý podklad. Při osvícení ultrafialovým světlem se molekuly přestavily do jiné pozice, což výrazně změnilo povrchové napětí v oblasti kapky dotýkající se povrchu. Tisková zpráva neuvádí v jakém smyslu – zda k větší či menší smáčivosti. Kapka vody se potom přesunula asi o jeden milimetr. To je samozřejmě málo, ale když jde jeden milimetr, zřetězením postupu bude možné dosáhnout většího pohybu. Navíc si uvědomme, že hybatelem jsou molekuly o rozměrech několika set nanometrů.

Příčinou změny povrchového napětí má být ovlivnění Brownova pohybu molekul kapaliny, který je usměrněn podkladem, takže už není zcela náhodný. Přesněji řečeno; je ovlivněna pravděpodobnost srážek molekul v různých směrech, tak aby byl jeden směr pohybu preferovaný.

Neznáme detaily

Jak je pro tiskové zprávy zvykem, detaily nehýří. Chci se tedy domnívat, že onen pohyb kapek není jen jejich rozplácnutí, když se sníží povrchové napětí na styčné ploše s povrchem, ale že se jedná o kontrolovaný pohyb alespoň ve smyslu toho, že dokážeme kapku řídit dopředu a dozadu.

Umělé svaly a chytré materiály

Nabízí se široká škála využití. Mě ihned napadá oblíbená lab-on-a-chip (laboratoř na čipu), kde jsou objevy tohoto typu nutné k energeticky nenáročné dopravě mikroskopických objemů látek. Vědci doufají, že se vyrobené molekuly uplatní v umělých svalech jako nanomotory a že budou součástí chytrých materiálů, kde budou řídit jejich vodivost nebo viskozitu. Vize nastíněná v úvodu článku je s každým týdnem blíž skutečnosti.

Komentáře

al-ash – WWW – 8.9.2005

informací by mělo být dost:nejdřív sem našel:http://www.ed.ac.uk/news/050829nano.html-zde ale tvrdí že nejde o kapku vody nýbrž o kapku dijódmetanu-navíc ten povrch není zlatý nýbrž jak je zde(a naznačeno je to i v zdroji který uvádíš):"Teflon-like surface that is covered with synthetic molecular 'shuttles', the components of which move up and down by a millionth of a millimetre when exposed to light"["covering a gold surface with specially engineered molecules" na www.epsrc.ac.uk...]a samotný princip je vysvětlen pravděpodobně(zkouma tbudu až zítra ráno;))na:http://www.rotaxane.net/-výzkumná skupina vedená myslím právě Davidem Leighem(http://www.chem.ed.ac.uk/staff/leigh.html)

Martin – WWW – 8.9.2005

[1] Díky za komentář s vyšší informační hodnotou než můj příspěvek. Když člověk nechce hledat, tak nic nenajde.S tím povrchem jsi to asi špatně pochopil. Vědci vymysleli povlak podobný titanu (s čímsi na povrchu), který nanesli na zlatý podklad, což jsem v článku uvedl.S těmi kapkami máš naprostou pravdu, věděl jsem, že to není voda, ale při psaní mi to nějak ujelo. Už jsem to opravil. Díky za upozornění a zajímavé linky.

kween – 9.9.2005

Chtěl bych také poděkovat za příspěvek. Rád si vždycky přečtu co tady Martin napíše. A měl bych jenom poznámčeku. V seriálu Red dwarf se mluvilo o "nanobotech". To mi přijde jako super termín.

al-ash – WWW – 9.9.2005

asi je jedno z jakého kovu byly nižší vrstvy,jestli zlata a titanu či čehokoliv jiného...funkčně se projevila jen nejvyšší vrstva:"David Leigh and colleagues synthesized rotaxane molecules and allowed them to self-assemble into a monolayer on a gold substrate. Applying a beam of ultraviolet light with a wavelength of 240-400 nm caused parts of the molecule to rotate, in a process known as photo-isomerization"viz http://nanotechweb.org/articles/news/4/9/4/1?rss=2.0

Martin – WWW – 9.9.2005

[3] Nanobot je dobrý termín, ale bylo by třeba nějaké vysvětlování.[4] Už reaguješ na to, co vůbec netvrdím. Zmínka o zlatě je v článku jen jednou a je u toho přímo napsáno, že funkčí vrstva byla na zlatý podklad nanesena.

al-ash – WWW – 9.9.2005

[5]reagoval sem na: "Vědci vymysleli povlak podobný titanu" z tvého komentáře [2],v článku tohle nemáš

Martin – WWW – 9.9.2005

[6] Aha, mělo tam být teflonu. Díky za opravu. Ale myslel jsem to tak, že nové molekuly jsou podobné teflonu, ne, že by to byl podklad - viz článek na který jsi odkazoval v [1].Ale přesto doufám, že už si rozumíme.

al-ash – WWW – 17.9.2005

[7]jj, rozumímetady je něco podrobněji o principu molekulárních motorů: není to přímo ten typ, který byl použit pro přesunutí kapek, ale v obou případech jde o catenany a princip je skoro stejný:http://al-ash.blogspot.com/2005/09/molekulrn-motory.html

Martin – WWW – 17.9.2005

[8] Už jsem četl, ale musím přečíst ještě dvakrát, abych si to trochu uspořádal a pochopil, pak se Tě na něco zeptal a zjistil, že furt nechápu.

Komentáře můžete zaslat na tento email.

Share: Twitter, Facebook