ساخت موتور مولکولی با استفاده از خودآرایی

موجودات زنده برای انجام بسیاری از فعالیت‌های حیاتی خود نظیر ذخیره انرژی و حرکت
از موتورهای مولکولی استفاده می‌کنند. این موتورهای مولکولی دارای ساختار پیچیده‌ای
بوده بنابراین دانشمندان در جستجوی روش‌های تولید ساختارهای ساده هستند. برای این
کار، یک تیم تحقیقاتی بین المللی متشکل از دانشمندان فرانسوی از مرکز CNRS، محققان
چینی و پژوهشگرانی از دانشگاه بوردکس به گرد هم آمده و بروی ساخت یک پیستون مولکولی
کار می‌کنند. همانند پیستون واقعی، این موتور مولکولی از یک میله تشکیل شده است که
یک مولکول مارپیچی دیگر در راستای آن حرکت می‌کند. طول این موتور مولکولی در حدود
چند نانومتر است.

این میله‌ از یک مولکول بسیار باریک تشکیل شده و بخش متحرک، مولکولی مارپیچی شکل
است. هر دوی این بخش‌ها، مولکول‌های آلی هستند که برای استفاده در این پروژه سنتز
شده‌اند. این مولکول مارپیچی شکل، چگونه در اطراف مولکول میله‌ای حرکت می‌کند؟
اسیدیته محیطی که موتور مولکولی در آن غوطه‌ور است، کنترل کننده حرکت مولکول
مارپیچی در راستای میله است، به این شکل که با افزایش اسیدیته محیط، مولکول مارپیچی
شکل از یک سو منبسط می شود و به این ترتیب در راستای مولکول میله‌ای حرکت می‌کند.
اگر اسیدیته کاهش یابد، فرآیند معکوس شده و مولکول مارپیچی در جهت دیگر میله انبساط
می یابد.

این سیستم نسبت به موتورهایی که پیش از این ساخته شده دارای یک مزیت حیاتی‌ است و
آن خودآرا بودن سیستم است. در نمونه‌های قبلی، که یک حلقه در راستای میله حرکت
می‌کرد، حرکت حلقه با دشواری انجام می‌شد. اما در این موتور جدید، مولکول مارپیچی
با خودآرایی اطراف میله قرار می‌گیرد بنابراین از انعطاف لازم جهت حرکت در اطراف
میله برخوردار است.

از آنجایی که تولید انبوه این موتور مولکولی امکان‌پذیر است، بنابراین می‌توان از
آن در حوزه‌های مختلف نظیر بیوفیزیک، الکترونیک و شیمی استفاده کرد. با در کنار هم
قرار دادن چند پیستون، اتصال پیستون‌ها در یک راستا، می‌توان عضله مصنوعی با قابلیت
انقباض و انبساط کنترل شده، تولید کرد. با قرار دادن این موتورها در یک سطح می‌توان
آن را عایق یا رسانای الکتریکی کرد. با افزایش ابعاد میله، می‌توان پلیمری تولید
کرد که دارای استحکام مکانیکی قابل تنظیم است.