Các hướng liên ngành mới nổi
Máy phân tử, chuyển động phân tử
Tìm hiểu cách cấu trúc phân tử biến ánh sáng, nhiên liệu hóa học hoặc đầu vào khác thành chuyển động có kiểm soát, cùng cách tạo tính định hướng, chu trình và công ở thang nano.
Trực giácChuyển động chưa hẳn là máy
Phân tử luôn chuyển động do năng lượng nhiệt. Máy phân tử không chỉ là vật thể chuyển động: thiết kế của nó ghép đầu vào với thay đổi vị trí hoặc cấu dạng hữu ích, có thể phân biệt, thường theo chu trình lặp lại.
Phổ thôngĐầu vào, trạng thái và đầu ra
Định nghĩa: Máy phân tử
Máy phân tử là hệ phân tử được thiết kế để thực hiện chức năng nhờ chuyển động có kiểm soát của các bộ phận. Mô tả hữu ích nêu rõ kích thích, các trạng thái, đường chuyển tiếp và đầu ra đo được.
Ở cân bằng, chuyển động vi mô thường không có hướng ưu tiên bền vững. Muốn tạo thiên lệch, thiết kế phải phá đối xứng hoặc dùng đầu vào ngoài cân bằng và ngăn mỗi bước tiến bị đảo ngược ngay.
Đại họcRotaxan và các bộ phận khóa cơ học
Rotaxan gồm một vòng lớn luồn trên trục và được giữ bởi các nhóm chặn cồng kềnh; các phần liên kết cơ học chứ không phải cộng hóa trị. Thay đổi ái lực vị trí gắn có thể đưa vòng giữa các trạm, tạo công tắc phân tử.
Định nghĩa: Động cơ phân tử
Động cơ phân tử chuyển nguồn năng lượng thành chuyển động tuần hoàn có thiên hướng. Hoạt động định hướng đòi hỏi chuỗi động học trong đó đường tiến và lùi không có xác suất như nhau dưới điều kiện được dẫn động.
Động cơ alkene cản trở không gian chạy bằng ánh sáng dùng đồng phân hóa quang rồi đảo helix nhiệt. Bước quang hóa đổi hình học; thư giãn nhiệt chọn trạng thái năng lượng thấp hơn, vì vậy chiếu lặp lại có thể dẫn đến quay thuần nếu chuỗi được thiết kế phù hợp.
Nâng caoĐặc trưng hóa hoạt động
Để khẳng định động cơ, cần kết hợp bằng chứng cấu trúc với động học phân giải thời gian, phân bố sản phẩm/trạng thái và đối chứng cho phản ứng phụ nhiệt, quang hóa. Chỉ thấy đổi cấu trúc chưa chứng minh quay liên tục hay tạo công hữu ích.
Ở cấp một phân tử, quỹ đạo ngẫu nhiên là điều dự kiến. Tính định hướng được suy ra từ tập hợp hoặc quỹ đạo phân tích thống kê, không phải một sự kiện nổi bật đơn lẻ; tải và ghép nối quyết định chuyển động có tạo công đo được hay không.
Nghiên cứuBiên giới nghiên cứu
Một phép so sánh nghiên cứu hữu ích cần hỏi hệ có chứng minh (1) chu trình xác định, (2) thiên lệch định hướng trong điều kiện nêu rõ, (3) đầu vào và tiêu tán năng lượng, và (4) đầu ra cơ học chống lại tải hay không. Báo cáo riêng từng tiêu chí giúp so sánh các thiết kế.
Rotaxane được mô tả đúng nhất là:
Giải Nobel Hóa học 2016 về thiết kế và tổng hợp máy phân tử thuộc về:
Tài liệu tham khảo
- A molecular motor · J. F. Stoddart, 2009
- The design and synthesis of molecular motors · B. L. Feringa, 2001
- Light-driven molecular motor with unprecedented 360° rotation · N. Koumura, R. W. J. Zijlstra, R. A. van Delden, N. Harada, B. L. Feringa, 1999
- Molecular machines and motors · V. Balzani, A. Credi, M. Venturi, 2008