Світло вповільнює випадковий рух усередині молекули у 300 000 разів
Дослідники з IOCB Prague створили молекулярну систему, де світло гальмує обертання окремих частин молекули.
Науковці з Інституту органічної хімії та біохімії Чеської академії наук (IOCB Prague) створили молекулярну систему, де світло вповільнює випадковий тепловий рух приблизно у 300 000 разів. Результати дослідження опублікував журнал Angewandte Chemie International Edition, повідомляє Phys.org.
Молекули ніколи не бувають у спокої. Теплова енергія змушує їх постійно рухатися в просторі, а окремі частини молекули обертаються одна відносно одної. Дослідники поєднали в одній молекулі два ключові компоненти: керований світлом молекулярний мотор і ротор, що безладно обертається навколо своєї осі через тепловий рух.
Коли на молекулу потрапляє світло, мотор змінює просторове розташування і фізично блокує рух ротора. У незагальмованому стані ротор обертається вільно, а після активації світлом мотор створює перешкоду й суттєво підвищує енергетичний бар'єр, який ротор має подолати для повороту. Перший автор дослідження Лукаш Севера пояснює це на прикладі руки, вільно закріпленої на осі: якщо на шляху немає перешкод, вона легко обертається від найменших вібрацій, але варто поставити перепону, і обертання різко сповільнюється.
Різниця між двома станами стає ще разючішою зі зниженням температури. За дуже низької температури незагальмований ротор робив би один оберт за секунду, а загальмованому знадобилося б близько 350 мільярдів років на один оберт. Це приблизно у 25 разів більше за нинішній вік Всесвіту.
Керування рухом окремих компонентів є важливим кроком до складніших молекулярних машин. Як зазначає співавтор роботи Калаган Калета, у попередніх подібних системах швидкість обертання вдавалося змінити щонайбільше у 100 разів, тож досягнуте уповільнення на п'ять порядків є значним проривом. Уміння регулювати й координувати рух окремих частин на молекулярному рівні відкриває шлях до створення механізмів, де самого лише мотора недостатньо.
Джерела
- Phys.org: Light-controlled brake makes random molecular motion 300,000 times slower