گروهی از محققان آمریکایی و ژاپنی موفق شده‌اند برهمکنش‌های تک‌مولکولی روتاکسان‌های دوحالتی را در محیط طبیعی عملکردشان مشاهده کنند.
توسعه روشی برای مطالعه ماشین‌های مولکولی منفرد
به احتمال زیاد مولکول‌ها عملکردی در آینده در توسعه ابزارهای مولکولی، فناوری‌های جدید نمایش، و ماهیچه‌های مصنوعی در ابزارهای نانوالکترومکانیکی نقش مهمی ایفا خواهند کرد.
روتاکسان‌ها یکی از این مولکول‌های کوچک هستند که دارای ساختار قفل‌شده مکانیکی می‌باشند. این مولکول‌ها از یک بخش دمبل‌مانند تشکیل شده‌اند که اطراف محور این دمبل، یک مولکول حلقوی قرار گفته است. این ساختارها به‌عنوان ماشین‌های مولکولی عمل می‌کنند که در آن مولکول حلقوی در اثر تحریک شدن با یک واکنش شیمیایی، نور، یا اسیدیته از یک نقطه به نقطه دیگر در اطراف محور جابه‌جا می‌شود. با این حال برای بهره‌گیری از این قابلیت‌ها، باید عملکرد آنها را در مقیاس نانو درک کرده و اندازه‌گیری نمود. در روش‌های قبلی مشاهده عملکرد این ساختارها، از اندازه‌گیری‌های شیمیایی در محلول و مطالعه مجموعه‌ای از این ساختارهای متصل به سطح استفاده می‌شد، اما هیچ یک از این روش‌ها تصویر دقیقی از عملکرد این ماشین‌های مولکولی در محیطی که به عملکرد ابزار مولکولی مربوط باشد، ارائه نمی‌دادند.
حال گروهی از محققان آمریکایی و ژاپنی موفق شده‌اند برهمکنش‌های تک‌مولکولی روتاکسان‌های دوحالتی را در محیط طبیعی عملکردشان مشاهده کنند.
این گروه که رهبری آن را پائول ویز از UCLA و فریزر اشتودارت از دانشگاه نورث‌وسترن بر عهده داشته‌اند، یک طراحی مولکولی توسعه داده‌اند که روتاکسان‌ها را محکم به سطح اتصال داده و بدین ترتیب امکان بررسی تک‌تک آنها را در محیط طبیعی‌شان با استفاده از میکروسکوپ تونلی روبشی (STM) ایجاد می‌کند. این محققان توانستند با استفاده از این فناوری تغییر موقعیت حلقه‌های روتاکسان‌ها را در پاسخ به سیگنال‌های الکتروشیمیایی ضبط نمایند. قبلاً برای انجام چنین مطالعه‌ای، به‌دلیل پویایی و انعطاف‌پذیری روتاکسان‌ها هنگام اتصال به سطح، باید از گروهی از این مولکول‌ها استفاده می‌شد. همچنین چون میکروسکوپ تونلی روبشی از یک نوک روبشگر برای لمس سطوح نانومقیاس استفاده می‌کند (همانند روشی که یک فرد نابینا برای خواندن خط بریل استفاده می‌کند)، انعطاف‌پذیری روتاکسان‌ها مطالعه تک‌تک آنها را مشکل می‌ساخت. طراحی جدید این گروه پژوهشی انعطاف‌پذیری روتاکسان‌ها را تا حد زیادی کاهش داده است.
میکروسکوپ تونلی روبشی که توسط این گروه توسعه یافته است، امکان مطالعه دقیق‌تر ماشین‌های مولکولی را ایجاد کرده و در نتیجه منجر به ایجاد درک بهتری از نحوه برهمکنش آنها با همسایگانشان و چگونگی همکاری آنها در ابزارهای نانوالکترومکانیکی می‌شود.
جزئیات این تحقیق در مجله ACS Nano منتشر شده است.
