كتب rotary optical molecular actuators
اذا لم تجد ما تبحث عنه يمكنك استخدام كلمات أكثر دقة.
المحركات الجزيئية الدوارة المدفوعة ضوئياً (معلومة)
أعلن مختبر الأستاذ الدكتور بين فرينجا Feringa في جامعة غرونينغن في هولندا عن تصنيع محركٍ جزيئي أحادي الإتجاه. حيث يتكون نظام محرك 360 درجةً الجزييء من مضاعف الهيليسين المرتبط برابطة الألكين المزدوجة والتي تُظْهِرُ كيرالية (لا تناظرية أو لا تماثلية) محورية (axial chirality) بالإضافة إلى أنه يحتوى على مركزين فراغيين.
وهنا نلاحظ أن دورةً واحدةً من الحركة الدائرية أحادية الإتجاه تأخذ أربعة خطواتٍ تفاعلية. حيث تتمثل الخطوة الأولى في عملية التماكب المحفزة ضوئيا ممتص للحرارة للمتماكب (P,P) المفروق 1 إلى المتماكب ( M،M ) المقرون 2 ، حيث تشير p إلى الحلزون المتجه إلى الجانب الأيمن، في حين تشير M إلى الحلزون المتجه إلى الجانب الأيسر. في هذه العملية، تتحول مجموعات الميثيل من التشكل المحوري إلى الاستوائي الأقل تفضيلاً للإعاقة الفراغية.
ومع زيادة درجة الحرارة إلى 20 درجةٍ مئويةٍ، تتحول مجموعات الميثيل هذه بصورةٍ طاردةٍ للحرارة إلى مجموعات (p،p) المقرونة المحورية في ( 3 ) بعملية انقلاب حلزوني . ونتيجة أن المماكب المحوري أكثر ثباتاً واستقراراً من المماكب الاستوائي، يتم حجز ومنع الدوران المعكوس. هذا وتُحَوِّل عملية تماكب ثانيةٍ محفزة ضوئياً مماكب ( p،p ) المقرون 3 إلى مماكب ( M، M ) المفروق 4، مرةً أخرى مع مصاحبة تكون مجموعات الميثيل الستوائية غير المحبذة فراغياً. تُغْلِق عملية التماكب الحراري عند درجة حرارةٍ 60 درجةً مئويةً الدورة بالعودة إلى الزاوية 360 درجةٍ وذلك إلى المواضع المحورية.
إلا أن أحد العقبات الرئيسية التي ينبغي التغلب عليها تتمثل في وقت رد الفعل الطويل لاستكمال الدوران في هذه الأنظمة، والتي لا تُقارن بسرعات الدوران التي تستعرضها المحركات البروتينية في الأنظمة الحيوية. حيث يكون النصف العمري للانقلاب المحوري الحراري في أسرع نظامٍ معروفٍ، باستخدام النصف السفلي للفلورين، نحو 0.005 ثانيةً. ويتم تصنيع هذا المركب باستخدام تفاعل بارتون- كيلوغ (Barton-Kellogg reaction). ويُعْتَقَد أن الخطوة الأبطأ في هذا الجزيء في حركة دورانه، المتمثلة في الانقلاب الحلزوني المحفز حرارياً، تتقدم أسرع بكثيرٍ بسبب أن مجموعة ثالثي البوتيل تجعل المتماكب غير المستقر أقل استقراراً حتى مما هو الحال عند استخدام مجموعة الميثيل. ويرجع هذا إلى أن المتماكب غير المستقر يكون أكثر استقراراً من حالة التحول التي تؤدي الانقلاب الحلزوني. ويمكن تفسير السلوك المختلف للجزيئين من خلال حقيقة أن زمن النصف العمري للمركب مع مجموعة الميثيل بدلاً من مجموعة ثالثي البوتيل هو 3.2 دقيقةً.
إن مبدأ فرينجا جرى تطبيقه من أجل تصنيع وعمل نمط السيارة النانوية. حيث تشتمل السيارة المصنعة عضوياً على محركٍ مشتق من الهيليسين، أما الهيكل فيكون من عديد إيثنيلين الفينيلين (phenylene ethynylene) ومزودٍ بأربعة إطاراتٍ مصنعةٍ من الكربوران (carborane)، بالإضافة إلى أنه من المتوقع أن يكون قادراً على التحرك على سطحٍ صلبٍ ومراقبة ذلك باستخدام مجهر المسح النفقي، وذلك على الرغم من أن كل ذلك لم يتم ملاحظته حتى وقتنا هذا. مع ملاحظة أن هذا المحرك لا يعمل باستخدام عجلات الفوليرين بسبب أنها تخمد الكيمياء الضوئية لجزء المحرك.
