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.

56 minut
Ben Feringa, nositel Nobelovy ceny za chemii
Zdroj: ČT24

Výběr redakce

Aktuálně z rubriky Věda

Skalpovali asi i Slované. Nová studie nabízí historii lidských trofejí

Snad žádný dobrý western se neobejde bez skalpování nepřátel. Pro Čechy exotická praktika, kterou znají zřejmě především z knih a filmů o Divokém západě má přitom své kořeny i v Evropě a mnohem hlouběji než v době bojů původních Američanů s bílými kolonizátory. Zároveň se kolem skalpování dlouhodobě šíří řada mýtů. I ty chce vyvracet nová obsáhlá kniha věnovaná právě těmto vlasovým trofejím.
před 16 hhodinami

Únavový syndrom by se mohl dát rozpoznat z krve, ukazuje nový test

Vyčerpání i projevy podobné chřipce, tak vypadají možné příznaky chronického únavového syndromu. Podle odhadů v Česku žijí desítky tisíc lidí s tímto onemocněním. Chronický únavový syndrom se nejčastěji objeví v mladém a středním dospělém věku. Stanovení diagnózy je ale velmi obtížné a nemocní se často setkávají s nedůvěrou a nepochopením. I proto se vědci v zahraničí snaží vyvinout diagnostickou metodu, která by nemoc potvrdila třeba z odběru krve.
26. 12. 2025

Věčné chemikálie vymizí z obalů i oblečení. Důvodem jsou zdravotní rizika

Potravinové obaly, nepromokavé oblečení a nebo impregnační spreje. Všech těchto výrobků se bude brzy týkat zákaz takzvaných „věčných chemikálií“. Ten začne platit příští rok a zavádí harmonogram, kdy by první výrobky s těmito chemikáliemi měly mizet z trhu. Důvodem zákazu jsou zdravotní rizika, která tato skupina chemikálií přináší.
25. 12. 2025

Ženy poznají nemoc podle obličeje lépe než muži, ukázala studie

Lidé mají pozoruhodnou vlastnost rozpoznat projevy nemocí jenom podle změn fyzického vzhledu, a to i podle drobných náznaků, jako jsou pokleslá víčka, bledé rty nebo méně prokrvené tváře. Většinu těchto náznaků jsou lidé schopní rozeznat intuitivně, aniž by se na tuto analýzu příliš soustředili. Podle nové studie jsou ženy výrazně schopnější než muži vycítit tyto nenápadné signály.
24. 12. 2025
Načítání...