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

Jak se svět blíží ke katastrofickým klimatickým jevům, rozebírá agentura AP

Agentura AP varuje v rozsáhlém textu před příliš optimistickým pohledem na katastrofální události současnosti i vykreslováním budoucnosti pozitivními scénáři.
před 1 hhodinou

V hlubinách ostravsko-karvinských dolů objevili geologové králíkit

V ostravsko-karvinských dolech objevili odborníci dosud neznámý minerál. Pojmenovali ho po českém geologovi Jiřímu Králíkovi, nese tak jméno králíkit. Minerál je natolik drobný, že ho nelze pozorovat ani běžným optickým mikroskopem, k jeho popisu proto museli využít několik specializovaných metod, uvedli zástupci olomoucké přírodovědecké fakulty, kteří se na výzkumu podíleli s odborníky z olomouckého vysokoškolského ústavu CATRIN, ostravské univerzity, ale i ze zahraničí.
před 3 hhodinami

Ruský dron řízený AI zabil tři civilisty. Brzo to bude jako ve filmu Terminátor, varují Ukrajinci

Američtí novináři popsali první případ, kdy umělá inteligence (AI) v dronu připravila o život lidi. Byli to tři ukrajinští civilisté, na které ruská zbraň vybavená pokročilým algoritmem zaútočila v Záporoží.
před 4 hhodinami

Osm miliard let na cestě. Dalekohledy zachytily záblesk vzdálené galaxie

Dalekohledy LST-1 a MAGIC na Kanárských ostrovech zachytily záření, které letělo vesmírem déle, než existuje Slunce a Země. Vyslalo ho aktivní galaktické jádro poháněné obří černou dírou, popsali čeští vědci, kteří se na objevu podíleli.
před 5 hhodinami

Záhadná nemoc zabíjí keňské slony, zvířata trpí ochrnutím

Nejméně devatenáct slonů uhynulo od června v jižní Keni na záhadné onemocnění, jehož příčinu se dosud nepodařilo zjistit. Zvířata trpí mimo jiné částečným ochrnutím a mají potíže se postavit. Keňská služba pro ochranu přírody (KWS) původně upozornila na vysoké koncentrace kyanidu v tělech uhynulých slonů a možnost otravy pesticidy, někteří odborníci ale tuto teorii zpochybňují. Informovala o tom agentura AFP.
před 6 hhodinami

Invazní sršeň asijskou zaznamenali na Mělnicku. Hnízdo se zatím nenašlo

V Liběchově na Mělnicku se v červenci a počátkem srpna opakovaně objevil jeden jedinec sršně asijské. Jde o invazní druh, který představuje významné riziko především pro včelstva a volně žijící hmyz. Pátrání po dalších jedincích nebo hnízdě bylo zatím neúspěšné. Není jasné, jestli se v okolí Liběchova vyskytuje hnízdo, anebo jde o dovezeného osamoceného jedince. Agentura ochrany přírody a krajiny (AOPK) ČR prosí veřejnost o pomoc s hlášením výskytů tohoto druhu.
včera v 16:32

„Pluto je mrtvé,“ zaznělo před dvaceti lety v Praze. Osudnou se mu stala Xena

Pluto už není planetou dvacet let. Rozhodli o tom vědci na kongresu, který se konal v Praze a přinesl přesvědčivé argumenty pro jeho vyřazení a současně vytvoření zcela nové kategorie vesmírných těles.
včera v 16:31

Obří gigantopithekové byli podobnější lidem, než se myslelo

Moderní věda toho zjistila v posledních letech o pravěkých předcích člověka už tolik, že to bourá konstrukce jejich řazení. Vlivný vědecký časopis navrhuje, že by se měly kategorie přestavět – a mohlo by se to týkat i záhadných obřích gigantopitheků.
včera v 15:02

Evropský pohled

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