Мелких ходоков научили таскать молекулярные тяжести

Эти человечки, бегающие по медному полю, — не настоящие люди. А грузики в их руках почти ничего не весят. И, тем не менее, эти персонажи очень интересны и необычны, ведь это не люди, а всего лишь молекулы. Пока что они умеют очень мало, но это временно – на свете есть энтузиасты, которые вот-вот научат их уму-разуму.

Людвиг Бартелс (Ludwig Bartels), тот самый доцент из Калифорнийского университета в Риверсайде (University of California, Riverside), который пару лет назад сделал двуногие молекулы, всё ещё продолжает свои опыты над безмолвными испытуемыми из микромира.

 

 

Теперь он посчитал, что мало превратить молекулу в ходока, безропотно двигающегося по прямой — теперь ещё и нужно заставить его таскать всякие грузы.

Очередной герой "по имени" C₁₄H₈O₂ (это молекула антрахинона, вещества использующегося при изготовлении красителей) бегает по медной поверхности. Если ему на пути подсунуть молекулы диоксида углерода (CO₂), то он может их подобрать. Ведь у него не только пара ног, позволяющих шагать, но и пара рук, в которые он может смело взять по молекуле. Разумеется, руки – это не руки, а ноги – это не ноги, а всего лишь части молекулы, но они неплохо выполняют функции этих конечностей.

	Крупные молекулы-ходоки – это антрахинон. Более мелкие – диоксид углерода. Как видите, пока ходоки без груза, они движутся очень быстро. Но когда они подбирают одну молекулу, а затем вторую, начинают перемещаться заметно медленнее (иллюстрация с сайта research.chem.ucr.edu).

Интересно, что дальше наш скромный персонаж будет вести себя вполне по-человечески: задание есть задание, и, подняв с земли, то есть с медной пластины, молекулы CO₂, он пойдёт дальше.

Причём, характер движения будет полностью зависеть от нагруженности: если антрахинон прихватил с собой одну штуку, то идти станет тяжелее и скорость замедлится. А если молекулы будут в обеих руках, то и подавно придётся еле-еле ползти. Но всё так же по прямой, никуда не сворачивая, – а куда деться?

Бартелс рассказал, почему происходит такое замедление: "Прикреплённая молекула CO₂ требует от носильщика вдвое большей энергии, две – втрое большей". В общем, всё так же, как у людей. Ну, почти.

Раньше молекулы в опытах Бартелса просто ходили на двух ногах (иллюстрация с сайта research.chem.ucr.edu).

А вообще, такая картина очень напоминает то, что бывает в природе. Бартелс приводит простое известное сравнение: в человеческом теле происходит очень похожая транспортировка — молекулы гемоглобина тоже берут молекулы кислорода и доставляют их к органам, чтобы снабдить их этим необходимым элементом.

Вот такое у Бартелса занятие – очеловечивать молекулы. И подобными делами учёный увлекается давно.

В 2005 году он работал с молекулами CO на такой же медной, тщательно отполированной подложке. Он обнаружил, что на этой поверхности молекулы ведут себя по-разному, причём их динамика зависит только от взаимодействий между собой, но никак не от медной пластины.

	А вот и Людвиг Бартелс. Его молекулы чем-то напоминают людей, но сам он на молекулу не похож ни капли (фото с сайта research.chem.ucr.edu).

Кроме того, учёный заметил, что молекулы CO в этих опытах по-разному притягиваются и отталкиваются в зависимости от расстояния между ними. В результате этого их перемещение оказывалось ограниченным и состояло в том, что они стали двигаться друг вокруг друга. По утверждению Бартелса, это не что иное, как танец. Но это условное сравнение – в том опыте ног у молекул ещё не было.

После другого эксперимента Бартелса, ещё больше "расшевелившего" микромир, молекулы начали ходить уже на ногах. А теперь они ещё и носят грузы.

Раньше Бартелс заставлял свои молекулы вот так танцевать (иллюстрация с сайта research.chem.ucr.edu).

Комментируя этот беспрецедентный опыт в области молекулярных машин, Бартелс сказал, что данные эксперимента свидетельствуют о надёжности такого крошечного транспорта. По утверждению доцента, ходячие молекулы, таскающие грузы, в будущих молекулярных механизмах будут играть такую же роль, какая сейчас принадлежит, например, конвейерам современных заводов.

Заглядывая в будущее, учёный рассказывает о том, что он вместе со своей исследовательской группой планирует сделать ещё более впечатляющие шаги. В частности, он хочет научить молекулы не только двигаться прямо, но и обходить препятствия, а также испускать фотоны, чтобы давать какие-то сигналы о своей работе.

Ну, а пока есть молекулярные люди только с руками и ногами. Интересно, скоро ли это открытие Бартелса приведёт к сотворению более способного молекулярного человечества?

Статья получена: Membrana.ru