محققان دانشگاه Bologna ایتالیا، دانشگاه بیرمنگام انگلیس، دانشگاه پال ساباتیر فرانسه و دانشگاه کالیفرنیا آمریکا به روشی برای قرار دادن آرایههایی از ماشینهای مولکولی روی سطح یک ماده جامد دست یافتهاند. این محققان، از روش مربوط به ایجاد لایههایی از مولکولهای روتاکسان با قابلیت تبدیل شیمیایی روی زیرلایه اکسید قلع- ایندیوم و یا فلورید کلسیم در کار جدید خود استفاده کردهاند.
ساماندهی ماشینهای مولکولی با قابلیت تحریک نوری
محققان دانشگاههای بولوگنای ایتالیا، بیرمنگام انگلیس، پال ساباتیر فرانسه و کالیفرنیای آمریکا به روشی برای قرار دادن آرایههایی از ماشینهای مولکولی روی سطح یک ماده جامد دست یافتهاند. این محققان، از روش مربوط به ایجاد لایههایی از مولکولهای روتاکسان با قابلیت تبدیل شیمیایی روی زیرلایه اکسید قلع- ایندیوم و یا فلورید کلسیم استفاده کردهاند.
مولکول روتاکسان مولکولی حلقوی است که یک بخش دمبل شکل را به طوری که این دو بخش در هم قفل شدهاند، احاطه کرده است. همانگونه که در شکل نشان داده شده است به صورت یک شاتل مولکولی که با pH (محلول) کنترل میشود، عمل میکند. فیلمهای نازک حاوی این مولکولها وقتی در معرض اسید یا باز قرار گیرند، رفتار برگشتپذیری در پتانسیل اکسید/احیاء از خود نشان میدهند که میتوان آن را به حرکت مکانیکی حلقه نگهدارنده در راستای محور قسمت دمبل شکل مربوط دانست.
به گفته Alberto Credi از دانشگاه بولوگنا، لازم است در بسیاری از کاربردها به ساماندهی ماشینهای مولکولی در میان لایهها بپردازیم و یا آنها را روی سطح رسوب دهیم تا بتوان آرایش فضایی آنها را کنترل کرد. با این ساماندهی که به عنوان مثال در ساخت ماهیچههای مصنوعی مبتنی بر کار جمعی تعداد زیادی از ماشینهای مولکولی، اهمیت دارد؛ تعداد زیادی از سیستمهای مولکولی میتوانند در کنار هم کار کنند.
به طور عادی در روش لانگمیر برای ساخت یک تک لایه مولکولی در فصل مشترک آب- هوا، به مولکولهای آمفیفیلیک که دو بخش آبدوست و آب گریز داشته باشند، نیاز داریم. اگر چه مولکولهای روتاکسان آمفیفیلیک نیستند اما محققان، توانستهاند با ایجاد بار مثبت در مولکولهای روتاکسان، از آنها به صورت یک قلاب الکتروستاتیکی روی تک لایه ساخته شده با آنیونهای آمفیفیلیک مناسب استفاده نمایند. این تک لایههای شامل روتاکسان را میتوان در مرحله بعد روی سطوح جامدی مانند فلز یا شیشه منتقل کرد. واضح است که جالب توجهترین مفهوم این سیستمها آن است که روتاکسان در محلول به عنوان یک شاتل مولکولی با پایه اسیدی کنترل شده عمل میکند. یعنی حلقه موجود در این مولکول میتواند با تغییر pH در راستای محور دمبلی شکل حرکت کند. محققان پی بردهاند با قرار دادن این لایهها در محلول اسیدی یا بازی، پتانسیل اکسید/احیاء آنها تغییر میکند. البته دانشمندان هنوز مطمئن نیستند که آیا این تغییرات به حرکت مکانیکی قسمت حلقوی مولکول روتاکسان مربوط میشود یا اینکه ناشی از بازآرایی ساختار این فیلمها است.
محققان در این باره میگویند: ما مایلیم تا سیستمهای مولکولی را روی سطوحی که بتوان به جای تحریکهای الکتریکی یا شیمیایی، در آنها از تحریک نوری استفاده نمود، ساماندهی نماییم. این محققان در حال حاضر به نمونههایی از چنین ماشینهای مولکولی که در محلول کار میکنند و نیروی آنها با نور خورشید تأمین میشود، دست یافتهاند. اما در عین حال کار این سیستمها در محیطهای غیرهمگن همچنان چالشی بزرگ برای دانشمندان است.
گزارش کار این محققان در مجله Advanced Materials به چاپ رسیده است.
