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希望机器像斯托达特的最终功能如肌动蛋白和肌凝蛋白细丝,驱动胳膊和腿( 无花果? 2 )。 肌球蛋白纤维有蛋白质分子机器,头骨的湖面肌动蛋白像划艇滑翔在水。 分子机器可能有一天作为人工肌肉驱动机器人或四肢假肢
在有丝分裂,染色体需要被复制,然后每组必须运送到细胞的两端。 生物解决方案是网络的微观纤维叫微栓在细胞的直径,和驱动蛋白(马达蛋白),可以沿着这些rails。 驱动蛋白的挂钩了chromosone货,拖跨细胞。
但到目前为止,分子机器一直受雇于最成功的信息存储媒体(“自由移动的”和“粘”模式的航天飞机可以被解释为数字读出:开或关;0或1)。相比之下,这样的难题:人造肌肉或驱动蛋白模拟是很困难的,因为分子机器在它自己的太弱是有用的。 运动从单一的控制转移到复杂的系统联锁分子——大量的航天飞机一起工作——哈萨被证明是十分困难的。
一些原型分子机器已经开发,然而,这——虽然大大简化——工作类似于肌动蛋白和肌凝蛋白在肌肉。 但这些不使用分子间力一样的航天飞机Stoddart。 模型机,由化学家David Leigh,英国爱丁堡大学的,而不是按顺序的作品制作和打破不同类型的共价化学键。
第一部分的设计是沃克(红色艾娜 无花果? 3 ),有两种不同的官能团两端:硫醇(sh)和酰胺(-CONH)。 沃克的单元被连接到跟踪benzeneA戒指,每个超过含有硫醇(蓝色的单位),或醛(绿色的)。
像斯托达特的机器,对于推动沃克的运动来自于不同性质的解决方案从酸性到周围的分子基础。 开始了步行者,利用酸性条件。 这个补丁的二硫(s s)连接到位,但意味着酰亚胺(n n)债券是在平衡;它是不断打破和重组。 当亚胺键坏了,沃克在其二硫化物的脚可以转动,和亚胺的脚是免费的,要么重做与footholdA的债券 1 或向前形成新的债券与醛在footholdA一半 3 。 (重要的是,沃克单位必须附上由至少“脚”在所有时间。 它不能跑或跳,像两个联系打破了沃克将漂移出解决方案)。
通过增加溶液的pH值,沃克是交换从拥有它的二硫脚固定在轨道有亚胺脚压低。 基本的条件意味着二硫化物键是在平衡这一次,现在可以将围绕
一般采用非共价相互作用性质贴脚的蛋白质机器自己的踪迹。 所以,虽然李的模型沃克没有严格的仿生,这是巧妙的简单方法实现
同样的结果作为细胞运输机器了在未来,步行者操作扩展跟踪可以。 而且从理论上来说,应该可以附上货物到沃克。 这可以成为优秀的模拟的chromosone-transporting驱动蛋白蛋白作为李的分子沃克演示,它通常是更容易使用共价键分子使分子机器。 尽管非共价的力量是如何理解在理论上,它仍然具有挑战性的和难以部署它们在现实、工作较
也许这就是为什么本Feringa化学家的工作在荷兰格罗宁根大学,也避免他们。 他的兴趣在于使机器产生旋转,而不是线性的,运动。 他的回转马达( 图4 )是由单独的一部分,让他避免粘轴和杠杆一起使用强迫,分子间的
Feringa最近联合他的四个旋转电机底盘开发他所谓的四轮分子(但是别人喜欢叫nanocar)。 4 为了使汽车开车沿着表面,明如转子必须求助。 汽车驶过的表面是金属,电流经它。 电子激发转子的双键和诱导安娜 E / Z 异构化。 这个空间应变然后导致螺旋反转,分子翻转,产生旋转运动,驱动汽车前锋( 无花果? 5 )。
今天,分子机器,可以执行日益多样的任务范围仍在建造。 化学家们已经成功地复制类型的机器在我们的身体与自然使用人工系统在单联锁系统。 这些机器是真正的仿生:他们操作使用相同的原则,自然已经使用自成立以来。 令人印象深刻的,因为它为他们拍了许多几千年进化在第寻找
诺贝尔奖获奖科学家理查德·费曼谈到分子机器在1959年,当人们刚开始想象他们可能会喜欢。 “什么是实用的这样的机器吗? ”他说。 “谁知道呢? 我不能看到到底会发生什么,但我几乎不能怀疑,当我们有一些控制的排列在分子尺度的事情我们将得到非常大范围的可能的属性,物质可以有,不同的事情我们可以做的。”
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