Аспирант Ник Вукотич и его команда исследователей опубликовала в Nature Chemistry исследование, которое переворачивает современную химию. Ученые смогли доказать, что связанные друг с другом молекулы могут выполнять механическую работу непосредственно внутри твердых материалов.

Это может стать вехой в развитии компьютерной техники, поскольку появляется возможность управления электронными свойствами материалов на молекулярном уровне.

По существу, явление открывает новый путь для разработки молекулярных машин: от нанороботов до новых типов электроники.

Рис. 1. Вращающееся колесо
ротаксана открывает новый
путь для создания молекулярных
 машин.

Открытие было сделано при исследовании нового материала UWDM-1 (University of Windsor Dynamic Material) – это порошкообразное вещество, которое содержит молекулы ротаксана и двуядерный комплекс меди.

Молекулы ротаксана напоминают по форме колесо с продетой сквозь него «осью».

Но самое главное: нагрев UWDM-1 приводит к тому, что микроскопические колеса начинают быстро вращаться вокруг своей оси. При охлаждении материала они прекращают движение. Все детали крошечного двигателя настолько малы, что их нельзя увидеть под микроскопом, поэтому факт вращения колес был подтвержден с помощью магнитно-резонансной спектроскопии.

Данное открытие означает, что молекулами в твердых кристаллических материалах можно манипулировать и создавать из них твердотельные молекулярные переключатели и молекулярные машины на основе механической блокировки молекул.