|
یک گروه تحقیقاتی با تحقیق روی موتورهای نانومقیاس موفق به کسب اطلاعات زیادی
درباره‌ی این موتورها شده‌است. آنها دریافتند که ماهیت و ترکیب شیمیایی زنجیرهای
موتور( پره‌های آن) تأثیر زیادی روی سرعت حرکت این موتورها دارد.
آناتولی کولومسکی و همکارانش از دانشگاه رایس شبیه‌سازی‌ای انجام داده‌اند که در آن
رشته‌های اتمی می‌توانند بر مبنای یک‌سری قوانین به مانند یک موتور حرکت کنند. آنها
با این کار گام بزرگی به‌سوی تعریف رفتارهایی این چنینی در مولکول‌ها برداشتند که
نتایج آن در نشریهSociety\’s Journal of Physical Chemistry C چاپ شده‌است. آنها با
شبیه‌سازی موفق شدند که یک سری قوانین برای حرکت این مولکول‌های چسبیده به سطح طلا
تعریف کنند.
در ادامه، این گروه چندین کلید اصلی را در عملکرد این موتورهای کوچک کشف کرد که می‌تواند
سرنخی برای به‌کار گیری این ساختارها در درون بدن انسان باشد.
این حرکت‌ها در همه جای طبیعت یافت می‌شوند، مثال بارز آن حرکت فلاگلا در
باکتری‌هاست که به‌عنوان موتور متحرک باکتری قلمداد می‌شود. وقتی این موتور در جهت
عقربه‌های ساعت حرکت می‌کند، باکتری رو به جلو حرکت کرده و اگر بر خلاف جهت
عقربه‌های ساعت بچرخد، باکتری به عقب حرکت می‌کند. نمونه‌ی دیگر، ATPسینتاز است.
این آنزیم انرژی مورد نیاز برای موجودات زنده را فراهم می‌کند که رفتاری مشابه
موتور دارد.
درک بهتر این فرایندها می‌تواند منجر به تولید ماشین‌های نانومقیاس شود. کولومسکی
در این پروژه از فیلترهای رادیویی استفاده کرده که می‌تواند تنها اجازه‌‌ی عبور
سیگنال‌های بسیار کوچک را دهد، همچنین آنها از یک سری شاخص در شبیه‌سازی چشم‌پوشی
کرده و تنها برخی که مهم بودند را مد نظر گرفتند. در این مدل، اتم سولفور در مرکز
قرار گرفته و یک جفت زنجیره‌های آلکیلی به آن متصل بود. با گرم شدن سیستم، این
موتور شروع به حرکت می‌کند. اتم سولفور به یک سطح طلا متصل است.
آنها با استفاده از میکروسکوپ STM از این موتور تصویر گرفتند. نتایج نشان داد که
بعد از گرم شدن موتور، اجزای آن از شکل خطی به شکل مستطیلی و شش‌ضلعی تغییر کردند
که این نشان‌‌دهنده‌ی حرکت موتور است.
این گروه تحقیقاتی سه حالت مختلف را برای موتور شبیه‌سازی کردند: اول، دو رشته‌ی
زنجیره متقارن باشند؛ دوم، دو رشته نامتقارن باشند، سوم، تنها یک رشته به کار رفته
باشد. نتایج نشان داد که اگر زنجیره‌ها نامتقارن باشند، موتور قادر به حرکت بوده و
به چرخش خود در تمام مدت ادامه می‌دهد. اگر زنجیره‌ها متقارن باشند حرکت موتور
سریع‌تر می‌شود. اگر تنها یک زنجیر در موتور موجود داشته باشد، ماهیت و جنس زنجیر
تعیین‌کننده‌ی سرعت حرکت موتور است. نتیجه‌ی این که ترکیب شیمیایی زنجیره‌های متصل
به موتور در چرخش آن تأثیر بسزایی دارد.
|
