понедельник, 16 апреля 2012 г.

Учёные раскрутили ротор молекулярной машины, применив «протонную смазку»

Учёные раскрутили ротор молекулярной машины, применив «протонную смазку»Занимаясь конструированием самых малых из возможных машин, исследователи добились большего успеха в создании молекулярных тормозов, чем ускорителей. И вот научная группа из Университета Южной Каролины наконец-то показала, где находится «молекулярная педаль газа».

Как следует из публикации, появившейся в Journal of the American Chemical Society, для успешного раскручивания молекулярного ротора до скоростей, в 10 миллионов раз превышающих начальные, учёные применили то, что они назвали «протонной смазкой». Это достижение — настоящая веха на пути к появлению функциональных синтетических молекулярных машин, говорит руководитель исследования Кен Шимицу.

Учёные «сконструировали» ротор, соединив вместе хинолиновый и сукцинимидный фрагменты. Может показаться, что вращение хинолинового фрагмента относительно сукцинимидного в получившейся молекуле должно быть совершенно свободным, но это впечатление обманчиво. Частичный отрицательный заряд обоих карбонилов сукцинимида, занимающий значительный объём пространства, мешает неподелённой паре хинолинового азота проходить через планарную конфигурацию при гипотетическом вращении фрагментов.

Но всё меняется при протонировании азота в кислой среде. Появившийся в системе протон помогает стабилизировать планарный ротамер как за счёт устранения неподелённой пары азота, так и с помощью образования промежуточных водородных связей в системе «азот — водород — карбонил». В результате в процессе титрования кислотой раствора, содержащего исследуемую молекулу, наблюдался гигантский — в 10 миллионов раз — скачок в скорости вращения, что объясняется падением энергетического барьера вращения с 22 ккал/моль до 13 ккал/моль.

Кроме того, как видно из опубликованной статьи (и как подсказывает здравый смысл), ускорение вращения оказывается полностью обратимым: добавление сильного основания снимает протон с хинолинового азота и восстанавливает энергетический барьер вращения.

Вот такая получилась элементарная молекулярная машина, управление которой (скоростью её движения) находится в руках оператора в виде пипетки со слабокислым раствором в одной руке и раствором соды в другой.

Подготовлено по материалам Phys.Org.

Оригинальная статья

Поделитесь этой новостью с Вашими друзьями!

Ранее в рубрике "Другие новости науки и техники":

Белые крыши и дороги охладят Землю и уменьшат наши счета за электричество
Согласно исследованиям учёных под руководством профессора Хашема Акбари из Университета Конкордии (Канада), перекрыв крыши и дороги светлым материалом, мы существенно снизим температуру земного шара, а также сократим расходы на кондиционирование зданий. Использовав специально разработанную ими климатическую модель, учёные выяснили, что замена такого рода увеличит общее альбедо городских территор...
  (читать дальше)

Разработан новый дизайн наночастиц для биологических методов визуализации
Свет, испускаемый люминесцентными частицами, обычно обладает меньшей энергией, чем тот, который был ими абсорбирован. Однако некоторые области применения люминесцентных наночастиц, например визуализация (имиджинг), требуют, чтобы излучаемый свет характеризовался более высокой энергией фотонов, чем свет поглощённый. Но такое преобразование света с повышением его частоты (ап-конверсия) наблюдается т...
  (читать дальше)

Посещаемость соцсети Google+ растёт
По оценкам Experian Hitwise, посещаемость социальной сети Google+ американскими пользователями в марте превысила 61 млн визитов, что на 27% больше по сравнению с февралём. Сервис Google+ был запущен в конце июня 2011 года. По подсчётам, к середине июля число подписчиков соцсети перевалило за 10 млн; в начале августа была взята отметка в 20 млн. К середине октября аудитория Google+ достигла 40 мл...
  (читать дальше)

Четырём процентам Facebook-детей нет и шести лет
По правилам Facebook, пользователю до 13 лет нечего делать на сайте. Однако многие дети и подростки обходят это требование сами или с помощью недальновидных родителей, предоставляя неправильные сведения о дате рождения при регистрации в сети. Новое исследование, в котором приняло участие около тысячи родителей, показало, что 38% несовершеннолетних, имеющих аккаунт в сети Facebook, не исполнилось...
  (читать дальше)

Intel представляет твердотельные диски SSD 313 Series
Корпорация Intel обнародовала характеристики твердотельных дисков SSD 313 Series, приходящих на смену накопителям линейки 311 Series. В новых устройствах хранения данных применены 25-нанометровые микрочипы флеш-памяти NAND, изготовленные по методике одноуровневых ячеек (SLC), что обеспечивает повышенную надёжность и долговечность по сравнению с многоуровневыми изделиями (MLC). Диски SSD 313 Seri...
  (читать дальше)

Intel SSD 910 Series: твердотельные диски с интерфейсом PCI Express
Корпорация Intel анонсировала твердотельные накопители SSD 910 Series, предназначенные для использования в оборудовании корпоративного класса. Диски выполнены в виде карты расширения с интерфейсом PCI Express. В них применены 25-нанометровые микросхемы флеш-памяти NAND, изготовленные по технологии многоуровневых ячеек (MLC). По заявлениям «Интел», накопители обладают высокой надёжностью: они обе...
  (читать дальше)

Как быстро и дёшево охладить электронику
Исследователи из Университета Северной Каролины (США) разработали более эффективный и вместе с тем недорогой способ охлаждения электронных устройств, в особенности лазеров и блоков питания, усиленно генерирующих тепло. Предлагаемая техника опирается на использование «теплоотводящего материала» на основе медно-графенового композита, присоединённого к электронному устройству посредством индий-граф...
  (читать дальше)

Yahoo! рассказала о новой структуре компании
Глава Yahoo! Скотт Томпсон разослал подчинённым письмо с деталями реорганизационного плана. Напомним, что недавно Yahoo! сообщила о сокращении 2 000 человек, или около 14% штата, насчитывающего 14,1 тыс. сотрудников. Это станет первым этапом рационализации бизнеса, главные задачи которой — улучшение финансовых показателей и укрепление рыночных позиций. Планируется также закрытие ряда неключевых ...
  (читать дальше)

Facebook ответила на патентные претензии Yahoo!
Социальная сеть Facebook нанесла симметричный патентный удар по Yahoo!, обвинив интернет-компанию в воровстве интеллектуальной собственности. Напомним, что в марте Yahoo! вменила детищу Марка Цукерберга незаконное использование технологий, защищённых десятью патентами. Речь шла о методах размещения рекламы в Интернете, средствах персонализации веб-сайтов, доставки сообщений, генерации лент новос...
  (читать дальше)
НАСА и ЕКА будут осваивать Марс в четыре этапа
Группа учёных из Европы, Канады и США, включая специалистов НАСА и ЕКА, выделила четыре главных требования к будущим проектам, посвящённым доставке образцов марсианского грунта на Землю. Во главу угла поставлены поиск следов прошлой или нынешней жизни. Отправка человека — на последнем месте. Хотя выполнение первоочередной задачи — всё равно что поиск иголки в стоге сена, учёные полагают, что и...
  (читать дальше)

Как природа осуществляет наноразмерный контроль за солнечной энергией
Начало природного процесса захвата солнечной энергии происходит в абсорбирующих свет протеиновых комплексах, называемых фотосинтетическими реакционными центрами (РЦ). Даже после миллиардов лет эволюции Природа и не думает отказываться от находящегося в центре РЦ абсорбирующего свет гексамерного кофактора, нужного для проведения самой первой химической реакции фотосинтеза — индуцированного светом э...
  (читать дальше)

Почему секс и красный цвет взаимосвязаны
Исследователи пришли к выводу, что красные женские гениталии не возбуждают мужчин — следовательно, для сексуальной символики красного цвета нужно искать иное, менее наглядное объяснение. Обычно поведенческие эксперименты такого рода проводят на млекопитающих. Поэтому то, что в исследовании участвовали не самцы обезьян, а обычные мужчины, добавляет результатам ещё и солидную долю пикантности. С...
  (читать дальше)

Как мысли о смерти нам жить помогают
Размышления о смерти делают нас добрее и внимательнее, а вид на кладбище способен помочь с пошатнувшимся здоровьем. Общество обычно табуирует тему смерти. Считается (и тому есть подтверждения в работах психологов), что мысли о смерти негативно влияют на психику, способствуют асоциальному и даже антисоциальному поведению, и что нормальной жизни «размышления о вечном» следует держать в узде. С пси...
  (читать дальше)

Королевство кривых лучей
Обычно свет распространяется по прямой. Конечно, при помощи сред с различными коэффициентами преломления его можно отклонить. Однако новые исследования двух независимых научных групп показывают, что и сам по себе пучок света может изгибаться до 360˚. Часто новое — это хорошо забытое, но не обязательно старое. В конце 1970-х физики Майкл Берри из Бристольского университета (Великобритания) и Нанд...
  (читать дальше)

Объявлены победители конкурса подводной фотографии
Подведены итоги ежегодного конкурса подводной фотографии, который проходит под эгидой Школы морских и атмосферных наук Университета Майами (США). До участия допускаются только любители, которые зарабатывают на фотографии не более 20% своего дохода. Второе место в категории «Макросъёмка»: «фарфоровый» краб из семейства Porcellanidae, зацепившийся за полип морское перо в национальном парк...
  (читать дальше)

Заболевания дёсен, оказывается, не имеют отношения ни к инфарктам, ни к инсультам
Вот уже два десятка лет учёные твердят о связи между заболеваниями дёсен, инфарктами и инсультами. И вдруг новый анализ данных показывает, что эти заявления ошибочны. Американская кардиологическая ассоциация опубликовала в AHA journal Circulation «научный рапорт», заключающий, что периодонтит не повышает риска возникновения сердечно-сосудистых хворей и не является их причиной. Более того, нет ни м...
  (читать дальше)

Аспирин, возможно, помогает против ожирения
Салициловая кислота, образующаяся в результате расщепления аспирина, активирует расщепление жиров в клетке. Кажется, человечество вот уже более полутораста лет живёт с лекарством от всех болезней, не догадываясь о его чудодейственном всемогуществе. Не так давно проходило сообщение о том, что аспирин можно пить для профилактики рака; полным ходом исследуется его благотворное влияние при сердечно-...
  (читать дальше)

Как звучит симметрия субатомного мира?
Хотите услышать песнь позитрона? Итальянский инженер Доменико Вичинанца, кажется, готов воплотить вашу мечту. Этот человек уже экспериментировал с вулканической активностью и даже играл древнегреческую музыку с «Оркестром забытых звуков». Теперь его влечёт субатомный мир туманных и пузырьковых камер — предшественников современных детекторов частиц. Туманную камеру изобрёл в 1895 году шотландск...
  (читать дальше)

Нам бы расписания взять и отменить
Исследователи из Технологического института Джорджии (США) обнаружили, что отмена управления наземным общественным транспортом при помощи расписания и использование децентрализованной самоуправляющейся схемы позволяет сделать движение более эффективным. В работе, опубликованной в журнале Transportation Research, описан алгоритм, позволяющий минимизировать интервалы между появлениями автобусов на о...
  (читать дальше)