Новости космоса и технологий. » Химия » Управляемая светом наномашина контролирует катализ

Управляемая светом наномашина контролирует катализ

Опубликовал: Admin, 24-11-2020, 01:01, Химия, 31, 0

Управляемая светом наномашина контролирует катализ
Супрамолекулярное реле-контроль органокатализа с помощью молекулярного двигателя на основе гемитиоиндиго, графическое резюме. " Width = "500" height = "236">

Видение будущего миниатюризации привело к появлению ряда синтетических молекулярных двигателей, которые приводятся в действие различными источниками энергии и могут выполнять различные движения. Исследовательской группе из Университета Фридриха Александра в Эрлангене-Нюрнберге (FAU) теперь удалось контролировать реакцию катализа с помощью двигателя, управляемого светом. Это приближает нас на один шаг к реализации видения нано-фабрики, в которой комбинации различных машин работают вместе, как в случае с биологическими клетками. Результаты опубликованы в Журнал Американского химического общества .

Не всегда можно применять законы механики

По определению, двигатель преобразует энергию в определенный тип кинетической энергии. Например, на молекулярном уровне белок миозин может вызывать мышечные сокращения с помощью химическая энергия . Такие наномашины теперь можно производить синтетически. Однако используемые молекулы намного меньше белков и значительно менее сложны.

«Законы механической физики нельзя просто применить к Молекулярному уровню », - говорит профессор д-р Генри Дьюб, заведующий кафедрой органической химии I в FAU. Он объясняет, например, что инерции на этом уровне не существует. Вызванные броуновским движением частицы постоянно находятся в движении. «Недостаточно активировать вращающийся двигатель, вам нужно включить храповой механизм, который предотвращает его вращение назад», - объясняет он.

В 2015 году, работая в LMU в Мюнхене, профессор Дубе и его команда разработали особенно быстрый молекулярный двигатель, управляемый видимым светом. В 2018 году они разработали первый молекулярный двигатель, который управляется исключительно светом и функционирует независимо от температуры окружающей среды. Год спустя они разработали вариант, способный не только вращаться, но и выполнять движения в форме восьмерки. Все моторы основаны на молекуле гемитиоиндиго, асимметричном варианте встречающегося в природе красителя индиго, где атом серы занимает место атома азота. Одна часть молекулы вращается в несколько шагов в направлении, противоположном направлению другой части молекулы. Энергетические шаги запускаются видимым светом и изменяют молекулы таким образом, что обратные реакции блокируются.

Используемые стандартные катализаторы

После прихода в FAU Генри Дюб впервые использовал вращающийся двигатель, разработанный в 2015 году, для управления отдельным химическим процессом. Он движется в четыре этапа по двойной углеродной связи гемитиоиндиго. Две из четырех стадий, запускаемых фотореакцией, можно использовать для управления реакцией катализа. «Зеленый свет создает Молекулярную структуру , Которая связывает Катализатор С гемитиоиндиго, а синий свет высвобождает катализатор», - объясняет химик.

Используется стандартный катализатор, не содержащий атомов металлов. Используя электростатические силы, катализатор стыкуется через водородную связь с атомом кислорода в «моторной молекуле». В принципе, можно использовать все катализаторы, использующие водородную связь. механизм для катализаторов », - объясняет профессор Дубе. В противном случае его пришлось бы добавить с помощью химического синтеза.

Вращение гемитиоиндиго двигателя управляется видимым светом . В то же время, система позволяет целенаправленно высвобождать и связывать катализатор, который ускоряет или замедляет желаемые химические реакции. «Этот проект является важным шагом на пути к простой и разнообразной интеграции молекулярных двигателей в химические процессы, - говорит профессор Дубе. позвольте нам синтезировать сложные лекарства с высоким уровнем точности, используя молекулярные машины, такие как производственная линия будущего ».


Источник


У данной публикации еще нет комментариев. Хотите начать обсуждение?

Написать комментарий
Имя:*
E-Mail:
Введите код: *
Кликните на изображение чтобы обновить код, если он неразборчив


Поиск по сайту
Полезные ссылки
Оцените работу сайта

TEHNONEWS

Новости космоса технологий нанотехнологий физики и химии