2016’da Kimya alanında Nobel Ödülü ialan nanomakineler en küçük ölçeklerde mekanik çalışmalar yapıyor. Ancak bu kadar küçük boyutlarda, moleküler motorlar bu işi tek bir yönde tamamlayabilirler.
Orsay Laboratuvar Matematikçileri (CNRS / Université Paris-Sud) ile birlikte çalışan, CNRS Enstitüsü’nden Charles Sadron’un Araştırmacısı ve Université de Strasbourg’da Profesör Nicolas Giuseppone, tek yönde ve tersi doğrultuda çalışabilen, daha karmaşık moleküler makineler geliştirmeyi başardı. Sistem, bir vites kutusu gibi tam olarak kontrol edilebiliyor.

*Motor (kırmızı ve mavi) ile debriyaj (yeşil ve mor) alt ünitelerini iletim alt birimleri (polimer zincirleri dizeler halinde gösterilen) ve birleştiren bir nanomakinenin sanatsal sunumu. Bu iki alt birim iki farklı ışık kaynağına maruz bırakıldığında zıt yönde döner. Motorlar döndüğünde (UV ışınıyla etkinleştirilir), polimer zincir çiftlerini örgüler ve malzemeyi daraltır. Debriyaj alt birimleri dönerken (beyaz ışığın etkisi altında), polimer zincirlerinin kökünü keser ve malzeme uzar. Işık yoğunluğunu değiştirerek örgü ve yayılmanın göreceli frekansını modüle etmek ve böylece bir aracın dişli kutusuna benzer şekilde, hareketin genel iletimini yönetmek mümkündür. Motor alt birimi sağ altta ayrıntılı olarak ve modülatör alt birimi sol üstte temsil edilmektedir. (Gad Fuks / Nicolas Giuseppone / Mathieu Lejeune / Woverwolf / Shutterstock.com)

Çalışma, Nature Nanotechnology ‘de “Motor ve modülatör alt birimlerini bütünleyen nanomakinelerin çift ışık kontrolü” adıyla yayınlandı.

Moleküler motorlar, kimyasal veya ışık kaynağı gibi harici bir enerji kaynağıyla Brown hareketi (çevreleyen moleküllerin düzensiz ve rastgele hareketi) ile birlikte çevrimsel mekanik hareket üretebilir.

“Brownian Ratchet” İlkesi

Bununla birlikte, nanomotorlar her yanda moleküler çarpışmalara maruz kalmaktadır ve bu da yöneltilmiş ve dolayısıyla yararlı mekanik işlerin üretimini zorlaştırmaktadır. 2000’li yıllardan beri ilk moleküler motorlar, bir mekanizmanın geriye doğru hareket etmesini önleyen, dişli çark üzerindeki bir çentik gibi Brown döngüsünü öne çıkararak, motorun yalnızca bir yönde işlev görmesini sağlayan “Brownian Ratchet” ilkesini kullandı. Bu, kullanılabilir işler sağlamayı mümkün kılar ancak yön değiştirmeye izin vermez.

Araştırma Ekibi, bu nedenle, motorları moleküler modülatörlere (debriyaj alt birimleri), polimer zincirleri (iletim alt birimleri) kullanarak bağlayıp, yaptıkları bu hareketi tersine çevirmek için bir çözüm aradılar. Bu ağın davranışını anlamak için bir matematiksel model de oluşturdular.
Morötesi radyasyona maruz bırakıldığında, modülatörler hareketsiz kalırken, motorlar döner. Böylece polimer zincirleri kendi etrafında döner ve bükülmüş haliyle kıvrılmış kauçuk bir bant gibi daralırlar. Bu fenomen, makroskopik bir ölçekte gözlenebilir; moleküller, ‘parça başı iş yapan’ bir malzeme oluştururlar.
Moleküller, görünür ışığa maruz kaldığında, motorlar durur ve modülatörler etkinleştirilir. Polimer zincirlerinde depolanan, mekanik enerji modülatörleri orijinal hareketi ters yönde döndürür ve malzeme uzar.
Araştırmacılar, üretilen işin hızının ve UV ışığının ve görünür ışığın bir kombinasyon oluşturmasıyla, dikkatle düzenlenebildiği kanıtlandı. (Örneğin motorlar ve modülatörler arasındaki frekansta modülasyonlarla çalışan bir şanzıman gibi.) Ekip şimdi bu çalışmayı ışığa dayalı mekanik çalışma sağlayabilen, fotomekanik aygıtlar geliştirmek için kullanmaya çalışıyor.

 

Bir yanıt yazın

E-posta adresiniz yayınlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir

You May Also Like

Blu-ray’in 10.000 Kat Yoğunluk Sunan, 5D Veri Depolama Teknolojisi

 Southampton Üniversitesi’ndeki bilim insanları; son teknoloji lazerler kullanarak ve biraz problem…

Gelecekteki 6G Ağı İçin Bir Şablon Oluşturma

 Geleneksel ağlar; son teknoloji hesaplama, video analizi ve siber güvenlik gibi bant…

Project Taara: Lazerle Nehrin Üzerinden İnternet Işınlamak

Alphabet‘in araştırma ve geliştirme şirketi X’te, Project Taara adlı proje üzerinde çalışan…

Sualtı ve Hava Taşıtı İletişimi Sağlayan Sistem: TARF

MIT araştırmacıları tarafından geliştirilen yeni bir sistemde; sualtı sonar sinyalleri, havada bulunan…