ساخت نخستين موتور مولكولي

محققان دانشگاه Groningen در هلند موتوري مولكولي ساخته‌اند كه فقط با انرژي شيميايي كار مي‌كند و قسمتي از اين مولكول نسبت به قسمت ديگر آن يك دور كامل مي‌چرخد.
(ايسنا)، Ben Feringa يكي از اين محققان بيان داشت: « ما اولين موتور چرخشي را كه توسط انرژي شيميايي كار مي‌كند، توليد كرديم. يعني تا جايي كه ما مي‌دانيم براي اولين بار است كه يك سري از واكنش‌هاي شيميايي متوالي باعث چرخش 360 درجه‌يي در يك جهت، در يك سيستم كاملا مصنوعي مي‌شوند. با وجود اين حقيقت كه اين، يك سيستم كاملاً ابتدايي بوده و تا موتور زيستي فاصله زيادي دارد، اما اين يافته‌ها به ما نشان مي‌دهند ما در نهايت توانسته‌ايم يك موتور چرخشي سودمند توليد كنيم كه توسط انرژي شيميايي كار مي‌كند.»

اين موتور از يك قسمت «فنيلي» چرخنده تشكيل شده است كه نسبت به يك قسمت ثابت «نفتيلي» و حول يك پيوند يگانه كربن - كربن مي‌چرخد.

محققان مي‌گويند انرژي اين چرخش توسط يك سري واكنش‌هاي شيميايي و جنبش‌هاي گرمايي تصادفي تامين مي‌شود.
چرخنده مولكولي حول چهار قسمت ثابت كاملا جدا از هم مي‌چرخد، كه هر چرخش با استفاده از واكنش شيميايي متفاوتي صورت مي‌گيرد.
مراحل اول و سوم شامل شكستن پيوند و مراحل دوم و چهارم شامل تشكيل پيوند مي‌باشند. واكنش‌هاي شيميايي كاملا انتخابي و در يك جهت مشخص بوده و هر واكنش، چرخش را 90 درجه پيش مي‌برد.
زماني كه مولكول در پيكر‌بندي حالت‌هاي اول و سوم مي‌باشند، يك سري پيوندهاي شيميايي اضافي چرخنده را ثابت نگه‌ مي‌دارند.
اين امر مانع از بازگشت چرخنده به وضعيت اوليه توسط حركت‌هاي گرمايي تصادفي مي‌شود. در مراحل دوم و چهارم، برهمكنش‌هاي غيرپيوندي مانع از آن مي‌شوند كه قسمت‌هاي ثابت و متحرك از هم عبور كنند.
Feringa مي‌گويد: «يك تعادل شيميايي و فضايي بسيار خوب مورد نياز مي‌باشد. مطالعات جالب شيمي فضايي انجام شده توسط گروه Brinkmann بر روي باز شدن حلقه بي‌آريل براي كار ما داراي اهميت زيادي بودند. ما توانستيم با تركيبي از واكنش احياي متقارن Corey و دستكاري دقيق گروه عاملي اين چرخش را انجام دهيم.»
به گزارش ايسنا از ستاد ويژه توسعه فن‌آوري نانو، اين تيم تحقيقاتي بيان مي‌دارند تركيبي از واكنش‌ها، خالص‌سازي‌ها و بازه زماني درگير، باعث شده است تا كاربردي شدن اين موتور نسبت به موتور سنتزي كه با نور كار مي‌كند، كمتر باشد. زمان واكنش براي يك چرخش كامل حدود 128 ساعت بود. اما اين تحقيق نشان مي‌دهد كه اين روش عملي است.
Feringa مي‌گويد: «ما بايد موتور و شيمي آن را دوباره طراحي كنيم. در حال حاضر اين كار پيچيده‌تر از آن است كه كاربردي باشد. اما با در دست داشتن اصول اين كار و چند سال تلاش ممكن است به نتايجي برسيم. در نهايت قادر خواهيم بود تا به چيزي نيرو وارد كرده، آن را حركت داده و جابه‌جا كنيم.»
بنا بر گفته Feringa مرحله بعدي كار، كاهش تبديلات شيميايي و افزايش سرعت فرآيند چرخش مي‌باشد.
وي مي‌گويد: «ممكن است براي اين كار به شيمي و طراحي مولكولي جديدي نياز داشته باشم. من مطمئن هستم كه محققان ديگري تشويق خواهند شد تا طراحي‌هاي زيبا و متفاوتي ارائه دهند.»
نتايج كار اين محققان در مجله Science به چاپ رسيده است