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

Předškolákům AI králíček radí se sexem, další hlásá čínskou propagandu

Hračky, které jsou vybavené nějakou formou umělé inteligence, se stávají hitem letošních Vánoc. Horší dárek ale dát dětem nemůžete, varují vědci i spotřebitelské organizace. Příkladů, kdy se hračky vymkly kontrole a komunikovaly s dětmi zcela nevhodnými způsoby, je totiž podle expertů obrovské množství.
před 5 hhodinami

Povodně zabily desetinu ohrožených orangutanů na Sumatře, bojí se vědci

Ničivé povodně v Indonésii mohly podle vědců zahubit až desetinu populace orangutanů, kteří jsou na Sumatře na pokraji vyhynutí. Napsala to agentura AFP. Při záplavách, které od konce listopadu pustoší severozápad tohoto indonéského ostrova, přišlo o život téměř tisíc lidí a více než 220 dalších je nadále nezvěstných.
před 6 hhodinami

Očkování proti covidu děti chrání, zjistil Kennedyho úřad. Přesto ho už nedoporučuje

Nová zpráva amerických Středisek pro kontrolu a prevenci nemocí (CDC) pojmenovává, jak účinná je ochrana dětí před nemocí covid-19, pokud se nechají očkovat aktuální verzí vakcíny – oproti těm, které očkované nejsou.
před 8 hhodinami

„Hobity“ nevyhubil Sauron, ale tisíce let trvající sucho

Záhada zmizení pravěkých příbuzných lidí z ostrova Flores je zřejmě vyřešená. Trpasličí lovce pralesních slonů pravděpodobně zničilo dlouhodobé sucho, na které se nedokázali adaptovat.
13. 12. 2025

Deset let po Pařížské dohodě se vědci obávají, že je mrtvá

Pařížská úmluva OSN o změně klimatu byla uzavřena přesně před deseti lety, 12. prosince 2015, vstoupila ale v platnost až skoro o rok později – v listopadu 2016. Podle dokumentu, který nahradil Kjótský protokol, se má oteplování udržet pod dvěma stupni Celsia, nejlépe do 1,5 stupně ve srovnání s předindustriálním obdobím. Průměrné teploty i emise skleníkových plynů se ale stále zvyšují.
12. 12. 2025

AI umí znepokojivě účinně ovlivňovat voliče, ukazují dvě studie

Nové výzkumy ukazují, že chatboty mohou velmi silně ovlivňovat rozhodování voličů. Výsledky, které vydaly odborné časopisy Nature a Science, podle autorů vyvolávají zásadní otázky ohledně role umělé inteligence v budoucích volbách.
12. 12. 2025

Publikace Martina Rychlíka provede Dějinami skalpování

Vyšly Dějiny skalpování. Držitel Litery za publicistiku Martin Rychlík se v rozsáhlé publikaci věnuje zvyku zbavovat nepřítele vlasů s částí kůže napříč historií lidstva. Nabourává přitom i zažité představy.
12. 12. 2025

Věčné chemikálie ve vodě škodí dětskému zdraví i peněženkám

Negativní dopady na zdraví, které způsobují takzvané věčné chemikálie v pitné vodě, stojí Spojené státy v současné době už nejméně osm miliard dolarů (160 miliard korun) ročně v sociálních nákladech. Popsali to vědci z Arizonské univerzity.
12. 12. 2025
Načítání...