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
Ben Feringa, nositel Nobelovy ceny za chemii
Zdroj: ČT24

Výběr redakce

Aktuálně z rubriky Věda

Alternativní medicína proti rakovině nepomáhá. Ani v kombinaci s moderní léčbou

Lidé, kteří kombinují alternativní metody s těmi, jež přináší moderní lékařství, mají nižší pravděpodobnost přežití rakoviny než ti, kteří se léčí jen klasicky. Prokázal to americký výzkum na více než dvou milionech pacientkách.
před 11 hhodinami

Íránský jaderný program spustily západní země. Hrozbou se stal až s ajatolláhy

Už třetinu století čelí Írán podezření, že se snaží získat jadernou zbraň. Obávají se toho nejen velké západní velmoci a Izrael, ale také – a možná ještě víc – jeho sousedé. Jeho snaha o ovládnutí energie z jádra začala ještě v době, kdy ajatolláhové Persii nevládli.
před 12 hhodinami

Tři klíčové grafiky o demografii Íránu ukazují mladou a rozdělenou zemi

Útok Spojených států a Izraele na Írán souvisí s dynamickými změnami, které v této zemi probíhají. Velká data ukazují, jak velkou roli tato země hraje na Blízkém východě.
před 16 hhodinami

Analýza genomu přiblížila sexuální vztahy moderních lidí a neandertálců

Nová analýza genomu dvou skupin pravěkých lidí poprvé ukázala, jak vypadaly sexuální vztahy pravěkých lidí a neandertálců. Pro Českou televizi to popsal americký genetik Alexander Platt, který nový výzkum vedl: „Objevili jsme vzorec naznačující pohlavní nerovnováhu: genový tok probíhal převážně mezi neandertálskými muži a anatomicky moderními lidskými ženami.“ Zjednodušeně – neandertálští muži souložili častěji s moderními ženami než moderní muži s neandertálkami.
před 17 hhodinami

Botox vyřadil velbloudy ze soutěže krásy. Z kulturního dědictví je byznys

Porotci soutěže krásy velbloudů v Ománu diskvalifikovali dvacet zvířat, protože majitelé jim upravili vzhled. Kolem velbloudů se točí miliony dolarů a z klání, které má být především připomínkou beduínského kulturního dědictví, se tak stal především byznys.
4. 3. 2026

Pompejské zdi odhalují dosud nerozluštitelné vzkazy

Krátká zeď u pompejského divadla sloužila jako obdoba současných sociálních sítí. Vědci teď pomocí nových technologií rekonstruují vzkazy, které tam zanechali lidé před dvěma tisíci lety.
4. 3. 2026

Velké bahnotoky a mury mohou vznikat i v Česku, varují výzkumníci

Vědci Ostravské univerzity (OU) potvrdili, že i středně vysoká pohoří v Česku mohou být při extrémním počasí vážně ohrožena sesuvy, erozí i ničivými proudy bahna a kamení. Opírají se o terénní výzkum a analýzu dat z Hrubého Jeseníku po povodních v předloňském roce. Podle vědců by bylo vhodné se systematičtěji zaměřit na preventivní opatření, která by dokázala těmto ničivým událostem předcházet.
4. 3. 2026

Testosteron jako byznys? Influenceři zneužívají mužské nejistoty

S myšlenkou, že testosteron je klíč k tomu být opravdový muž, doporučují někteří influenceři na sociálních sítích hlavně mladým mužům, aby si nechali otestovat hladinu tohoto hormonu. A případně pak kupovali přípravky, které ho mají zvýšit. Podle nové studie bývají takové výzvy nepodložené a jediným cílem je finanční prospěch. Výzkumníci i lékaři varují, že nekontrolované užívání testosteronu je spojeno s vážnými zdravotními riziky.
4. 3. 2026
Načítání...