Ученые создали искусственные ротационные двигатели, имитирующие работу мышечных белков. Эти миниатюрные механизмы, встраиваемые в цепи синтетического гелевого полимера, способны преобразовывать химическую энергию в механическую, подобно миниатюрным автомобильным двигателям. Получаемое вращение скручивает полимерные цепи геля, заставляя его сжиматься и накапливать энергию, подобно сжатой резинке. Затем накопленную энергию можно высвободить для выполнения различных задач, открывая новые горизонты в медицине, хранении энергии и нанотехнологиях.
Этот технологический прорыв базируется на идее воспроизведения принципов работы биологических молекулярных машин, которые лежат в основе процессов в живых организмах. Но в отличие от биологических систем, искусственные двигатели предоставляют ученым беспрецедентный контроль над их функциями и использованием. Это позволяет не только глубже изучить фундаментальные процессы, движущие жизнь на молекулярном уровне, но и разрабатывать инновационные решения, невозможные при работе с естественными системами.
В центре этой передовой разработки находится работа профессора Дэвида Ли из Манчестерского университета, при сотрудничестве с исследователями из Университета Страсбурга. Их научная статья под названием «Трансдукция химической энергии посредством катализа искусственной молекулярной модели» (Transducing chemical energy through catalysis by an artificial molecular model) была опубликована в журнале Nature. Идентификатор DOI этой статьи — 10.1038/s41586-024-08288-x. Несмотря на дату публикации, обозначенную в 2025 году, DOI относится к 2024-му, что предполагает возможность опечатки или запланированной к публикации в будущем статьи.
Новые искусственные двигатели, функционируя на наноуровне, представляют собой миниатюрные роторные устройства, работающие по принципу преобразования химической энергии в ротационное движение. Данный процесс в синтетическом геле вызывает сжатие полимерных цепей, что эффективно запасает энергию. Подобный механизм позволяет использовать накопленную энергию для различных задач.
Уникальность разработанной технологии заключается в сочетании контроля и простоты. Управляемые искусственные системы, созданные вне естественной среды, обеспечивают большую точность и адаптивность по сравнению с биологическими аналогами. Это открывает двери для создания устройств и материалов с заданными свойствами, что расширяет спектр потенциальных применений.
Особое внимание стоит уделить продемонстрированным возможностям этих двигателей. Они способны открывать и закрывать микроскопические отверстия, что имеет важное значение для создания микрофлюидных устройств и адресной доставки лекарств. Кроме того, они могут ускорять химические реакции, что является перспективным направлением для катализа и разработки новых материалов.
Профессор Ли подчеркивает, что имитация природных систем помогает не только лучше понять фундаментальные механизмы жизни, но и способствует развитию медицины, энергетики и нанотехнологий. Эти ротационные двигатели, подобно мышечным белкам, преобразуют химическую энергию в механическое движение, что открывает новые перспективы в разработке наномашин и устройств нового поколения.
Уникальность и перспективность этой разработки обусловлены сочетанием простоты конструкции, эффективности работы и широкого спектра потенциальных применений. Способность управлять движением и энергией на молекулярном уровне открывает двери для создания новых материалов, лекарств и технологий, которые могут в корне изменить многие аспекты нашей жизни. Искусственные двигатели демонстрируют, как природа может вдохновлять на создание инноваций, а наука – на решение сложных задач.
Изображение носит иллюстративный характер
Этот технологический прорыв базируется на идее воспроизведения принципов работы биологических молекулярных машин, которые лежат в основе процессов в живых организмах. Но в отличие от биологических систем, искусственные двигатели предоставляют ученым беспрецедентный контроль над их функциями и использованием. Это позволяет не только глубже изучить фундаментальные процессы, движущие жизнь на молекулярном уровне, но и разрабатывать инновационные решения, невозможные при работе с естественными системами.
В центре этой передовой разработки находится работа профессора Дэвида Ли из Манчестерского университета, при сотрудничестве с исследователями из Университета Страсбурга. Их научная статья под названием «Трансдукция химической энергии посредством катализа искусственной молекулярной модели» (Transducing chemical energy through catalysis by an artificial molecular model) была опубликована в журнале Nature. Идентификатор DOI этой статьи — 10.1038/s41586-024-08288-x. Несмотря на дату публикации, обозначенную в 2025 году, DOI относится к 2024-му, что предполагает возможность опечатки или запланированной к публикации в будущем статьи.
Новые искусственные двигатели, функционируя на наноуровне, представляют собой миниатюрные роторные устройства, работающие по принципу преобразования химической энергии в ротационное движение. Данный процесс в синтетическом геле вызывает сжатие полимерных цепей, что эффективно запасает энергию. Подобный механизм позволяет использовать накопленную энергию для различных задач.
Уникальность разработанной технологии заключается в сочетании контроля и простоты. Управляемые искусственные системы, созданные вне естественной среды, обеспечивают большую точность и адаптивность по сравнению с биологическими аналогами. Это открывает двери для создания устройств и материалов с заданными свойствами, что расширяет спектр потенциальных применений.
Особое внимание стоит уделить продемонстрированным возможностям этих двигателей. Они способны открывать и закрывать микроскопические отверстия, что имеет важное значение для создания микрофлюидных устройств и адресной доставки лекарств. Кроме того, они могут ускорять химические реакции, что является перспективным направлением для катализа и разработки новых материалов.
Профессор Ли подчеркивает, что имитация природных систем помогает не только лучше понять фундаментальные механизмы жизни, но и способствует развитию медицины, энергетики и нанотехнологий. Эти ротационные двигатели, подобно мышечным белкам, преобразуют химическую энергию в механическое движение, что открывает новые перспективы в разработке наномашин и устройств нового поколения.
Уникальность и перспективность этой разработки обусловлены сочетанием простоты конструкции, эффективности работы и широкого спектра потенциальных применений. Способность управлять движением и энергией на молекулярном уровне открывает двери для создания новых материалов, лекарств и технологий, которые могут в корне изменить многие аспекты нашей жизни. Искусственные двигатели демонстрируют, как природа может вдохновлять на создание инноваций, а наука – на решение сложных задач.
