Разработана управляемая светом подлодка размером в одну молекулу
Герои многих фантастических и научно-популярных книг и фильмов отправляются исследовать микромир или человеческое тело, сильно уменьшившись в размерах и используя столь же крошечный «корабль». И хотя уменьшиться наука пока нам не поможет, подходящая для таких путешествий подлодка уже создана.
«Унимолекулярная подводная наномашина» (Unimolecular submersible nanomachines), о разработке которой сообщили недавно ученые из Университета Райса в Хьюстоне, штат Техас, США, состоит всего из одной молекулы — и ровным счетом из 224 атомов. Производство таких молекул-субмарин включает 20-ступенчатый процесс синтеза. Несмотря на кажущуюся простоту, наномашиной можно управлять.
Воздействие ультрафиолетового излучения заставляет похожую на угловатый штопор молекулу вращаться как жгутик бактерии, и за каждый полный оборот преодолевать расстояние в 18 нм. Происходит это за счет быстрого «переключения» между двойной и одинарной связью в одной из частей молекулы. При этом меняется и ее геометрия, заставляя «субмарину» вращаться, буквально «ввинчиваясь» в воду.
На взгляд человека обычного размера, 18 нанометров – не слишком большое расстояние. Но, с учетом размеров самой «субмарины», она движется быстрее, чем самая скоростная подводная лодка. Ультрафиолет заставляет ее совершать более 1 миллиона оборотов в секунду, так что молекула за это время успевает переместиться на 2,5 см.
Такое движение особенно впечатляет, если учесть то, что такой «наноподлодке» приходится пробираться сквозь среду, плотно заполненную частицами сравнимых с ней размеров. «Это можно сравнить с человеком, которому нужно перейти через баскетбольное поле, на котором тысяча других человек играют в мяч», – говорит один из авторов разработки, химик Джеймс Тур (James Tour).
