Искусственные моторы имитируют мышечные белки, открывая новые пути в нанотехнологиях

Учёные создали искусственный мотор, способный имитировать естественные механизмы, которые приводят в движение живые организмы. Подобно белкам в наших мышцам, преобразующим химическую энергию в силу для выполнения повседневных задач, эти крошечные роторные моторы используют химическую энергию для генерации силы, накопления энергии и выполнения работы схожим образом.

Это открытие, сделанное исследователями из Манчестерского университета и Страсбургского университета и опубликованное в журнале Nature, даёт новое понимание фундаментальных процессов, управляющих жизнью на молекулярном уровне, и может открыть двери для применения в медицине, накоплении энергии и нанотехнологиях.

«Биология использует химически управляемые молекулярные машины для каждого биологического процесса, будь то транспортировка химических веществ внутри клетки, обработка информации или размножение. Воспроизводя природу в наномасштабе, мы можем создавать совершенно новые материалы с высокоспецифичными функциями, которых не существует в естественном мире. Создание этого вне природы также даёт нам бо́льшую простоту и контроль над его функциями и использованием», — сказал профессор Дэвид Ли, ведущий исследователь из Манчестерского университета.

Искусственные роторные моторы невероятно малы — намного меньше человеческого волоса. Они встроены в полимерные цепи синтетического геля, и при «заправке топливом» работают как миниатюрные автомобильные двигатели, преобразуя топливо в отходы и используя энергию для вращения мотора.

Вращение скручивает молекулярные цепи геля, заставляя гель сжиматься и накапливать энергию, подобно натягиванию резинки. Накопленная энергия может затем быть высвобождена для выполнения работы.

На данный момент учёные продемонстрировали способность мотора открывать и закрывать микронные отверстия, а также ускорять химические реакции.

«Имитация химически управляемых систем, встречающихся в природе, не только углубляет наше понимание жизни, но и может открыть путь к революционным достижениям в медицине, энергетике и нанотехнологиях», — добавил профессор Ли.