Исследователи работают над имитацией клеточных систем, чтобы разработать молекулярные двигатели, которые могут перемещать или даже доставлять лекарства в ткани-мишени. Разработка таких двигателей может в конечном итоге привести к созданию молекулярных роботов, способных выполнять более сложные задачи. С этой целью исследователи должны найти способы преобразовать движение на молекулярном уровне в движение на макроскопическом уровне.
Они также должны найти способы заставить химические реакции повторяться автономно и непрерывно.
Ёсиюки Кагеяма, Садаму Такеда и его коллеги с химического факультета Университета Хоккайдо успешно создали химическое соединение или кристаллическую сборку, которая автономно повторяет переворачивание в синем свете.
Команда создала кристаллы, состоящие из органического соединения, называемого азобензолом, которое обычно используется в производстве красителей, и олеиновой кислоты, обычно содержащейся в кулинарном масле. Молекулы азобензола имеют две структурно разные формы: цис и транс.
Они многократно преобразуют одну форму в другую под синим справа. Ученые проверили, повлияет ли это на структуру кристалла азобензол-олеиновой кислоты, который содержит неравные количества цис- и транс-азобензола.
Применяя синий свет к кристаллам в растворе, команда наблюдала под микроскопом колебательное изгибно-разгибающее движение тонких кристаллов, что свидетельствует о существовании двух стабильных структур, изогнутых или разогнутых, в зависимости от соотношения цис / транс. Частота движения увеличивалась при увеличении интенсивности света. Некоторые кристаллические комплексы даже демонстрировали "плавательные" движения в воде.
Ранее сообщалось, что светочувствительные материалы имеют ограниченную способность к деформации. Однако свойства соединений в кристаллах, разработанных университетом Хоккайдо, допускают двухступенчатый механизм переключения, приводящий к регулярным повторяющимся колебаниям.
«Способность к самоорганизации ритмических движений, таких как повторяющееся переворачивание, которое мы наблюдали, является одной из фундаментальных характеристик живых организмов», – говорит Кагеяма. «Этот механизм может быть использован в будущем для разработки био-вдохновленных молекулярных двигателей и роботов, которые найдут применение в самых разных областях, включая медицину."