При помощи света, ароматической основы и принципов молекулярной хиральности исследователи под руководством Бена Л.Феринги (Ben L. Feringa) из Университета Гронингена (Голландия) сконструировали молекулярный двигатель, который может вращаться в прямом и обратном направлении.

В литературе найдется относительно немного примеров искусственных молекулярных машин, демонстрирующих однонаправленное движение, не говоря уже о возможности поменять направление на противоположное, – комментирует Фрайзер Стоддарт (Fraser Stoddart), химик Северо-западного Университета США. По его мнению, это достижение может быть использовано «при создании самонастраивающихся (адаптирующихся) материалов, в которых функционирование какой-либо интегрированной системы контролируется химиком».

Двигатель состоит из двух компонентов:

• неподвижной ароматической основы и
• ротора.

Две детали соединяются с помощью алкеновой связи, которая выступает в роли оси двигателя. Падающий свет приводит к фотохимической изомеризации ротора, который начинает вращаться, поскольку становится более термически устойчивым. Длительное облучение приводит к повторной изомеризации, которая удерживает систему, вращающуюся со скоростью 1 оборот в секунду, при повышенной температуре (около 80 °C).

Когда pH системы увеличивается, катализируемая основанием эпимеризация так меняет молекулу, что падающий свет толкает ротор в противоположном направлении. Характерная особенность этого реверсивного двигателя состоит в том, путем «обыкновенного стереохимического трюка (промежуточной инверсии в одиночном стереоцентре) направленность может быть изменена на противоположную без ущерба для двигательной функции.

Сейчас команда занята настройкой структуры, чтобы ускорить ее вращение. В идеале ученые хотят довести скорость до одного оборота на каждую миллисекунду. По словам Феринги, они также собираются работать над применением этой разработки, например, путем введения ряда функциональных групп, контролирующих специфические свойства, такие как каталитическая способность в динамике и под влиянием света.

По материалам: