ננו מנוע חשמלי ראשון עשוי מחומר DNA

ננו מנוע חשמלי ראשון עשוי מחומר DNA

Pela primeira vez, os מדענים criaram com sucesso um motor elétrico molecular usando o método de origami de DNA. O motor consiste em material genético que se monta e converte energia elétrica em energia cinética.

פול רותמונד יצר את הטכניקה הזו ב-2006, ומאוחר יותר קבוצת המחקר TUM שיפרה אותה. DNA מורכב מכמה גדילים בודדים ארוכים הפועלים כבסיס לגדילי DNA אחרים להיקשר כמקבילים. רצפי ה-DNA נבחרים, כך שהגדילים המחוברים והאזורים המקופלים מביאים למבנים הרצויים.

הנדריק דיץ, פרופסור לננוטכנולוגיה ביו-מולקולרית ב-TUM, אמר, "אנחנו מקדמים את שיטת הייצור הזו במשך שנים רבות וכעת אנחנו יכולים לפתח עצמים מסויימים ומורכבים כמו מתגים מולקולריים או גופים חלולים שיכולים ללכוד וירוסים. אם תכניס את הרצפים הנכונים של גדילי DNA בתמיסה, האובייקטים ירכיבו את עצמם."

הננו-מנוע החדש העשוי מחומר DNA מורכב משלושה מרכיבים: בסיס, פלטפורמה וזרוע רוטור. גובה הבסיס הוא כ-40 ננומטר והוא מחובר לצלחת זכוכית בתמיסה על ידי קשרים כימיים על לוח זכוכית. זרוע רוטור באורך של עד 500 ננומטר מותקנת על הבסיס כך שהיא יכולה להסתובב. מרכיב חיוני נוסף כדי שהמנוע יפעל כמתוכנן הוא פלטפורמה בין הבסיס לזרוע הרוטור. פלטפורמה זו מכילה מכשולים המשפיעים על תנועת זרוע הרוטור. זרוע הרוטור צריכה להתכופף מעט כדי לעבור מכשולים ולהסתובב, בדומה למחגר.

זרועות הרוטור של המנוע נעות באופן אקראי בכיוון זה או אחר ללא אספקת חשמל. זה קורה עקב התנגשויות אקראיות עם מולקולות בממס שמסביב. כאשר מתח AC מופעל על פני שתי אלקטרודות, זרועות הרוטור מסתובבות באופן מכוון ורציף בכיוון אחד.

אמר רמין גולסטניאן, שהוביל את הניתוח התיאורטי של מנגנון המנוע "למנוע החדש יש יכולות מכניות חסרות תקדים: הוא יכול להשיג מומנטים בטווח של 10 פיקונוטון כפול ננומטר. והוא יכול לייצר יותר אנרגיה בשנייה מאשר כאשר שתי מולקולות ATP מפוצלות."

O movimento direcionado dos motores resulta da superposição das forças elétricas com as forças do rotor braço é submetido por causa das barreiras de catraca. Uma suposta “catraca browniana piscante” é realizada através do processo subjacente. A direção do campo elétrico, bem como a frequência e amplitude da tensão CA, permitiram aos מדענים controlar a velocidade e a direção da rotação.

דיץ אמר, "למנוע החדש עשויים להיות גם יישומים טכניים בעתיד. אם נפתח את המנוע הלאה, נוכל להשתמש בו בעתיד כדי להניע תגובות כימיות המוגדרות על ידי המשתמש בהשראת האופן שבו סינתאז ATP הופך את ה-ATP למונע ספין. אז, למשל, משטחים יכולים להיות מצופים בצפיפות עם מנועים אלה. אחר כך היית מוסיף חומרי מוצא, מפעיל קצת מתח AC, והמנועים ייצרו את הכימיקל הרצוי".

הפניה ליומן:

    אנה-קתרינה פום, ווטר אנגלן, אנזו קופרגר, יונאס איסנסי, מתיאס פוגט, ויקטוריה קוזינה, מאסימו קובה, מקסימיליאן נ. הונמן, אווה ברטוזין, מרטין לנגקר, רמין גולסטניאן, פרידריך סי. סימל והנדריק דיץ. מנוע ראצ'ט סיבובי אוריגמי DNA. טבע (2022). DOI: 10.1038/s41586-022-04910-y

הודעות קשורות

השאר תגובה

שְׁגִיאָה: