Chemiker Studie Quadrupedal Molekulare Maschinen

Molekulare Maschinen finden sich überall in der Natur, zum Beispiel den Transport von Proteinen durch Zellen und Unterstützung Stoffwechsel. Zu entwickeln künstliche molekulare Maschinen, die Wissenschaftler müssen verstehen, die Regeln, die mechanik auf molekularer oder Nanometerbereich (ein nanometer ist ein Milliardstel meter).

Um diese Herausforderung zu meistern, ein Forscherteam an der University of California, Riverside, studiert, eine Klasse von molekularen Maschinen, die ‚zu Fuß‘ über eine flache Metall-Oberfläche. Sie gelten als zweibeinige Maschinen, die laufen auf zwei „Beine“ und quadrupedal diejenigen, die zu Fuß auf vier.

„Wir haben eine Pferd-ähnliche Struktur mit vier ‚hufe‘ zu studieren, wie molekulare Maschinerie kann organisieren, die Bewegung von mehreren teilen,“ sagte Ludwig Bartels, professor für Chemie, dessen Labor führte die Forschung. „Vor ein paar Jahren entdeckten wir, wie wir können transport-Kohlendioxid-Moleküle entlang einer geraden Linie über eine Oberfläche mit einer molekularen Maschine mit zwei „Füßen“, das bewegt, einen Schritt zu einer Zeit. Für das neue Forschungs -, wir wollten eine Spezies, die können mehr Fracht befördern – was bedeutet, es müsste mehr Beine. Aber wenn eine Spezies mit mehr als zwei Beinen, wie werden Sie es organisieren, Ihre Bewegung?“

Bartels und Kollegen führten Experimente im Labor und fanden, dass die quadrupedal Moleküle verwenden Tempo Gang – beide Beine auf einer Seite des Moleküls bewegen sich zusammen, folgte weiter, indem Sie die beiden Beine auf der gegenüberliegenden Seite des Moleküls. Die Arten, die Sie erstellt, verschoben zuverlässig entlang einer Linie, die nicht drehen auf die Seite oder dreht vom Kurs ab. Die Forscher simulierten ein Trabrennen der Arten, in die Diagonal gegenüberliegenden hufe bewegen sich zusammen, und fand, dass diese form der Bewegung verzerrt die Arten viel zu viel um lebensfähig zu sein.

Nachdem festgestellt wurde, wie sich das Molekül bewegt, die Forscher weiter, behandelt eine grundlegende Frage über die molekulare Maschinerie: Hat ein Molekül – oder Teile davon – einfach tunnel durch Barrieren vorgestellt, die von der Rauigkeit auf die es trifft auf seinem Weg?

„Wenn es das täte, wäre dies eine fundamentale Abkehr von der mechanik in der makroskopischen Welt und würde erheblich zu beschleunigen Bewegung,“ Bartels sagte. „Es wäre wie das fahren auf einer Holprigen Straße mit den Rädern von Ihrem Auto, durch die Schläge, anstatt über Sie. Quanten-mechanik ist bekannt, ermöglichen ein solches Verhalten für sehr leichte Teilchen wie Elektronen und die Wasserstoff-Atome, aber würde es auch relevant sein, für große Moleküle?“

Bartels und Kollegen, variiert die Temperatur in Ihren Experimenten zu bieten, die molekularen Maschinen, die mit verschiedenen Ebenen von Energie, und untersucht, wie die Geschwindigkeit der Maschinen unterschiedlich wie die Folge. Sie fanden, dass eine Maschine mit zwei Beinen kann tunneling verwenden, um zip durch die Oberflächen-Wellung. Aber eine Maschine mit vier (oder möglicherweise mehr) Beinen ist nicht in der Lage zu beschäftigen tunneling

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