Čeští vědci vytvořili pole molekulárních motorů. Pohání je světlo

Molekulární motory budou moci sloužit jako pohon pro miniaturní stroje budoucnosti. Díky nim budou vznikat nové materiály i léky.

Vědcům z Ústavu organické chemie a biochemie AV ČR se podařilo na molekulární úrovni vytvořit soustavu pravidelně rozmístěných miniaturních strojů, které se dokážou při ozáření světlem roztočit. Tým pod vedením Dr. Jiřího Kalety ze skupiny Prof. Josefa Michla na výzkumu spolupracoval s loňským laureátem Nobelovy ceny za chemii Prof. Benem Feringou. Jejich práci otiskl prestižní chemický časopis Journal of the American Chemical Society

Vědci si na počátku položili dvě otázky: je možné rozmístit jednotlivé molekulární motory do přesně definovaných pozic a sestavit tak z nich pravidelné 2D pole? A budou pak ještě stále fungovat? To, co vypadá samozřejmě v našem normálním světě, je přitom v řádu nanometrů (miliardtin metru) dosud velmi obtížné. Vědci dnes již sice jsou schopni manipulovat s jednotlivými molekulami, ale vytvoření pravidelné dvourozměrné soustavy čítající několik tisíc molekulárních motorů by s využitím existujících metod trvalo mnoho let.

Česká cesta

Tým Jiřího Kalety proto zvolil jinou strategii a hledal cestu, jak zařídit, aby se molekuly samy dokázaly požadovaným způsobem rozmístit. „Jako podklad jsme využili chemickou látku tris(o-fenylen)cyklotrifosfazen (TPP), kterou ve skupině Prof. Michla pro podobné účely již dlouho používáme. Krystalky TPP vytváří malé destičky, které mají ve své struktuře dlouhé rovné a pravidelně uspořádané kanálky směřující kolmo k povrchu,“ vysvětluje Dr. Jiří Kaleta. „Tato látka snadno vytváří komplexy s jinými sloučeninami, které ochotně vstupují dovnitř kanálků, a už se jim nechce ven.“

Vědci následně navrhli a v několika desítkách kroků vytvořili samotný molekulární motor. Získaná molekula má tvar tyčinky nesoucí na jednom konci molekulární motor. Druhý konec je pak speciálně navržen tak, aby umožnil motoru nasoukat se do kanálku v podkladu a zůstat v něm pevně ukotvený. Celá struktura navíc obsahuje zarážku bránící tomu, aby se motor do otvoru zasunul celý a přišel tak o možnost vykonávat svůj rotační pohyb.
Samotný motor je poháněný světelným zářením. „Palivem tohoto motoru je světlo o určité vlnové délce. Ozářením molekuly dojde k částečnému otočení rotoru, který se pak sám následně dotočí. Dalším ozářením začne druhý cyklus a takto můžeme pokračovat libovolně dlouho. Každé ozáření vyvolá jednu rotaci stejně jako vstřik benzínu do válce zážehového motoru,“ říká Jiří Kaleta.

  • Ústav organické chemie a biochemie AV ČR / ÚOCHB je přední mezinárodně uznávaná vědecká instituce, jejímž hlavním posláním je základní výzkum v oblasti chemické biologie a medicinální chemie, organické a materiálové chemie, chemie přírodních látek, biochemie a molekulární biologie, fyzikální chemie, teoretické chemie a analytické chemie. Nedílnou součástí poslání ÚOCHB je přenos výsledků základního výzkumu do praxe. Důraz na mezioborové zaměření výzkumu ústí do řady aplikací v medicíně, farmacii a dalších odvětvích, které mění život k lepšímu.


Potom co se vědcům podařilo tyto složité molekuly syntetizovat a v počtu přibližně dvou tisíc pravidelně rozmístit na substrátu, byli schopni potvrdit, že i na plně obsazeném povrchu bez problémů hromadně vykonávají svůj rotační pohyb.

Mikroskopická doprava pomůže v léčbě i vývoji nových materiálů

Zkoumání a vývoj molekulárních motorů je stále na začátku a ve fázi základního výzkumu, nicméně skýtá v sobě velký potenciál a poutá k sobě značnou pozornost, jak dokazuje i loňská Nobelova cena za chemii udělená právě za výzkum v této oblasti. Objev ukazuje možnost, jak postoupit od práce s jednotlivými molekulárními motory k organizovaným uskupením milionů či miliard motorů s mnohonásobně zesíleným účinkem. To jednak umožní snazší sledování chování těchto motorů, jednak při vhodně navrženém systému může otevřít dveře k transportu mikroskopických objektů.

Nahrávám video

Výběr redakce

Aktuálně z rubriky Věda

Připravte se na nový svět, radí OSN. Planeta se oteplí o víc než 1,5 stupně

Rok 2024 znamenal začátek nové éry. Byl totiž prvním, kdy průměrná globální teplota překročila úroveň před průmyslovou revolucí o 1,5 stupně Celsia. Nová zpráva OSN teď přiznává, že se lidstvo bude muset – přinejmenším dočasně – smířit s tím, že tato symbolická hranice bude překročená nejen na jeden rok a že oteplení dosáhne nejméně 1,8 stupně. Zpráva současně popisuje, co to pro civilizaci znamená.
před 2 hhodinami

Vědci z Harvardu připodobňují šíření umělé inteligence k šíření viru

Šíření umělé inteligence (AI) je neporovnatelně rychlejší než úspěch jakékoliv jiné technologie v dějinách lidstva. Její přijetí je výrazně dynamičtější než nástup automobilů, stolních počítačů i internetu. První veřejný chatbot ChatGPT sice vznikl teprve na podzim roku 2022, ale už dnes AI používá většina lidí. Podle nové studie amerických vědců je to podobné infekci virem.
před 7 hhodinami

Rybníky nejsou podle vědců ideální k zadržování vody v krajině

Čtyřletý výzkum vědců z Masarykovy univerzity a Výzkumného ústavu vodohospodářského ukázal, že rybníky nejsou dobrým způsobem, jak zadržovat vodu v krajině. Mapovali život v rybnících i v potocích pod nimi a zjistili, že z rybníků vytéká přehřátá a znečištěná voda, která neumožňuje existenci vodním živočichům. Může za to oteplování i způsob hospodaření. Ministerstvo zemědělství podporuje obnovu menších nádrží, které mají v krajině i další funkce. Aktuálně vypsalo další dotační výzvu.
před 17 hhodinami

AI může představovat existenční hrozbu, varoval komisař OSN

Umělá inteligence (AI) může pro lidstvo představovat existenční hrozbu, varoval podle tiskových agentur vysoký komisař OSN pro lidská práva Volker Türk v Ženevě a vyzval k okamžitému přijetí kroků ke snížení rizik.
včera v 12:33

Téměř dvacet kilo stříbra. V Dánsku našli největší vikinský poklad

Malé Thorovo kladivo Mjolnir, desítky mincí, náramky i stříbrné pruty. Přes sedm set stříbrných předmětů o váze 18,5 kilogramu obsahuje nově objevený poklad, který byl uložen do hliněné nádoby někdy v 9. století. Našel ho náhodou muž z městečka Rebild, když začal stavět novou terasu. Je téměř třikrát větší než dosud největší podobný nález v zemi.
včera v 11:33

Plzeňští archeologové poprvé zkoumají gulag v Kazachstánu. Trpěli tam i Češi

Plzeňští archeologové zahájili první archeologický výzkum bývalého gulagu, nápravného pracovního tábora, na území dnešního Kazachstánu. Navázali na prvotní průzkum pozůstatků táborů pro politické vězně ze 30. až 50. let 20. století, který tam provedli loni v říjnu. Takový výzkum dosud nebyl v žádné z postsovětských zemí možný. Vědci z filozofické fakulty práce provádějí ve spolupráci s organizací Gulag.cz, která se dokumentaci sovětských pracovních táborů věnuje už 15 let. Výzkum, který Kazachstán podporuje, navazuje na expedici z roku 2021.
včera v 09:02

VideoPlicní embolii je možné léčit efektivněji, ukázala česká studie

Odstraňování krevní sraženiny z plicních tepen katetry je v porovnání s klasickými léky proti srážení krve devětkrát efektivnější, ukázala průlomová studie českých lékařů, které se účastnilo jedenáct kardiocenter a zapojilo se přes 550 pacientů. Dávka léku je asi pětinová oproti běžnému podání, což snižuje riziko krvácení a zkracuje pobyt pacienta v nemocnici. Metoda bude součástí nových evropských doporučení pro léčbu plicní embolie, která vyjdou příští rok. Podle autorů studie to otevírá cestu ke změně léčby rizikovějších pacientů. Jen v Česku jsou to ročně až čtyři tisíce lidí.
včera v 07:30

Od kolapsu po soužití s AI. Vědci představili vize možné budoucnosti Česka

Následující řádky se mohou zdát jako čtyři vědeckofantastické povídky, ale jde o představy vědců, akademiků i zástupců tuzemské státní správy, kteří se pokoušejí představit si, jak rozdílnými cestami by se mohla ubírat budoucnost České republiky do konce 21. století.
6. 9. 2026

Evropský pohled

ČT24 každý den vybírá z obsahu publikovaného evropskými veřejnými médii, členy Eurovize.