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

Další český snímek bodoval u NASA

Americký Národní úřad pro letectví a vesmír (NASA) zveřejnil v sobotu jako Astronomický snímek dne fotografii českého astronoma Jakuba Koukala z Hvězdárny ve Valašském Meziříčí na Vsetínsku. Informoval o tom Petr Horálek z Fyzikálního ústavu v Opavě. Snímek nazvaný Většinou Perseidy je už druhým českým snímkem, který NASA tento týden zveřejnila.
před 10 hhodinami

Klimatická změna způsobuje prudký nárůst teplot mořské hladiny u Evropy

Moře obklopující Evropu se ohřívají rychleji než průměrné klima planety. Má to dopady na přírodu, potravinové systémy i lidi žijící u pobřeží, uvádí studie výzkumné organizace World Weather Attribution, která vyšla v polovině srpna. Rekordně vysoké teploty mořské hladiny v evropských vodách jsou způsobené především klimatickou změnou, tvrdí vědci.
před 13 hhodinami

Vědci popsali finanční pasti, které se ukrývají ve videohrách „zadarmo“

Většinu útrat ve videohrách, které nabízejí pro hráče přístup zdarma, platí jen malá skupina hráčů. Ti ale utrácejí tolik, že jejich chování může připomínat aktivitu hazardních hráčů, ukázal výzkum.
včera v 11:02

Vyvolávání deště v Kazachstánu budí v regionu obavy z „krádeže“ srážek

Vyprahlý Kazachstán se od jara uchyluje k metodě vyvolávání deště zvané „cloud seeding“, tedy „osévání mraků“, která se ve Střední Asii dosud nepoužívala, píše agentura AFP. Projekt vyvolal obavy v některých sousedních státech, zda manipulace s deštěm nepřipraví o srážky jiné části regionu, uvedlo Rádio Svobodná Evropa/Rádio Svoboda (RFE/RL).
včera v 09:44

Evropská věda hledá cestu, jak i skrze AI omezit testování na zvířatech

Sto padesát tisíc zvířat ročně, nejčastěji myší a potkanů, se využívá v Evropské unii k testování bezpečnosti běžně používaných chemických látek. V poslední době se objevují první náznaky, že to může jít i jinak. Vědci se snaží využít umělou inteligenci (AI), lidské buňky a takzvané miniorgány, aby vyvinuli novou generaci testů, které odhalují nebezpečné chemikálie. Mohly by lépe předpovídat rizika pro lidi i omezit využívání zvířat ve výzkumu.
včera v 09:00

VideoČíně se poprvé podařilo přistát se znovupoužitelnou vesmírnou raketou na pevnině

Čínská vesmírná raketa poprvé přistála na pevnině. Přidala se tak k americkým společnostem SpaceX a Blue Origin, které už znovupoužitelné raketové stupně běžně využívají. Šlo o teprve druhý let rakety typu Ču-čchüe-3, při prvním explodovala. Úspěšné přistání otevírá asijské velmoci cestu k opakovanému použití a tím i výraznému zlevnění startů. Evropská unie testuje vlastní znovupoužitelné rakety v několika projektech, zatím nejdál je Themis, ale pokročily už i francouzská MaiaSpace a německá Rocket Factory Augsburg.
21. 8. 2026

Letošní El Niño může být nejextrémnější v dějinách měření

Stále více modelů předpovídá, že jev El Niño nabude letos zvlášť silnou podobu. Vědci ho zatím nikdy tak masivní nepozorovali, takže to může přinést změny, které se jim jen nesmírně obtížně předpovídají.
21. 8. 2026

Vapování u mladých zvyšuje riziko dýchacích potíží, varují britští lékaři

Vapování může u dětí a mladistvých vést k potížím s dýcháním a spánkem nebo k problémům s duševním zdravím. Královská vysoká škola pediatrie a dětského zdraví (RCPCH) v Londýně upozornila, že je třeba zabránit lákavé propagaci elektronických cigaret a vaporizérů, uvedla stanice BBC.
21. 8. 2026

Evropský pohled

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