Биологический двигатель, потребляющий хиральное топливо
|
|
Группа исследователей из Манчестерского университета создала молекулярный двигатель, который потребляет хиральное топливо для вращения вокруг одной ковалентной связи. В своей статье, опубликованной в журнале Nature, группа описывает свою работу по разработке двигателя направленного вращения с химическим приводом и почему они считают, что их усилия приведут к разработке подобных систем с другими материалами. Предыдущие исследования показали, что в природе существуют примеры биологических моторов — АДТ-синтаза — лишь один из примеров. Такие примеры послужили источником вдохновения для химиков, пытающихся воспроизвести такие двигатели, и хотя некоторый прогресс был достигнут, до сих пор не было разработано ни одного, способного вращаться вокруг оси на 360 ° вокруг одинарной связи.
|
|
В этой новой попытке исследователи создали биологический двигатель, используя 26 атомов, в котором двигатель мог полностью вращаться вокруг одной связи и продолжать вращаться, пока в него подается топливо. Их двигатель состоял из двух частей: карбонильной группы пиррола-2, составлявшей вращающуюся часть двигателя, и карбонильной группы фенил-2, служившей основанием. Две части были соединены вместе с помощью связи NC, которая также служила осью для двигателя. Для привода вращения использовалось карбодиимидное топливо. Когда он был добавлен в двигатель, образовался внутримолекулярный ангидрид, что привело к реакции гидролиза со смещением направления, основанным на хиральности топлива, а также к еще одной добавке для ускорения процесса. Исследователи отмечают, что нанесение дикислоты на ротор и отвод топлива предотвращали вращение, когда это было необходимо.
|
|
Тестирование показало, что двигатель вращается со скоростью примерно один полный оборот каждые три часа. Они обнаружили, что он также вращается по ошибке, примерно каждые четыре оборота, в направлении, противоположном желаемому. Они предполагают, что их работа — это лишь первый шаг к созданию вращающихся двигателей. Они ожидают, что будущие проекты будут меняться быстрее и будут найдены средства для уменьшения количества ошибок. Забегая вперед, можно сказать, что однажды такие двигатели можно будет использовать в таких приложениях, как добыча ионов металлов со дна океана.
|
|
Источник
|