Создан молекулярный переключатель, активируемый толчком наноразмерного пальца

Всем известно, какое упрочнение нужно приложить к выключателю, дабы включить либо отключить свет в помещении. Но пока еще никто неимеетвозможности сообщить также самое довольно молекулярного выключателя, существующего в наноразмерном мире.

Ответ на данный вопрос имеет отношение не только к фундаментальной науке, но и к области применения разных молекулярных устройств в недалеком будущем, и ответ на него постарались отыскать исследователи из Интернационального центра физики в Доностия-Сан-Себастьян, Испания, университета Макса Планка, Германия, польской Академии и Ливерпульского университета Наук. Общими усилиями этих ученых был создан выключатель на базе единственной молекулы, а в роли «пальца», толкающего данный выключатель, выступил заостренный до атомарной величины наконечник современного сканирующего микроскопа.

В роли выключателя выступала органическая молекула порфицена (porphycene), адсорбированная на поверхности бронзовой подложки, а активными элементами выключателя являлись атомы водорода, входящие в состав молекулы. Острый наконечник микроскопа, близко подведенный строго к определенной части молекулы вынудил атомы водорода «перескочить» из одного расположения в молекулы в второе.

Эта реакция носит название таутомеризации (tautomerization), она есть одной из разновидностей обратимых изомерических реакций, на протяжении которых молекулы одного вещества разной структуры (изомеры) легко переходят из одной формы в другую и обратно. Такие реакции занимают важное место в биохимии и органической химии, и они являются одним из «двигателей» молекулярных электронных устройств.

Не считая «щелчков» молекулярным выключателем, исследователям удалось с высокой точностью измерить значение требующейся для этого силы. Надежность переключения выключателя зависела от точности позиционирования наконечника микроскопа, стоило наконечнику отклониться на расстояние 0.00000002 миллиметра, что образовывает часть от длины водородной химической связи, как выключатель прекратил срабатывать. Также, исследователи нашли то, что в случае если наконечник микроскопа «венчает» атом постороннего инертного химического элемента, ксенона в этом случае, молекулярный тумблер кроме этого перестает срабатывать.

Срабатывание молекулярного тумблера фиксировалось как изменение частоты колебаний при перемещении наконечника микроскопа над молекулой. Затем факт переключения был обоснован съемкой на уровне атомов, совершённой тем же сканирующим атомно-силовым микроскопом. Измеренная сила, которая требуется для срабатывания молекулярного тумблера, образовывает примерно одного нано-Ньютона, что значительно меньше силы, которая требуется для разрыва обычной ковалентной химической связи между двумя атомами.

На протяжении изучений ученые произвели расчеты масштабных математических моделей с целью изучения механизма атомарного переключения, позванного действием внешних сил. Результаты расчетов продемонстрировали практически полное совпадение с экспериментальными данными и наглядно показали все тонкости этого процесса. Исследователи выделяют, что изученная ими реакция, идущая под действием внешних сил, сильно напоминает один из шагов распространенных каталитических процессов.

Исходя из этого результаты результатов исследований смогут открыть путь новому направлению в изучении каталитического механизма на атомарном уровне, что, со своей стороны, может привести к разработке нового класса высокоэффективных катализаторов для процесса неестественного фотосинтеза, процесса гидролиза и т.п.

Случайные записи:

• Японцы сделали ручку для сглаживания трехмерных распечаток
• Ученые доказали, что диагностировать синдром дауна у будущего ребенка эффективнее всего по анализу крови матери

Природа линейчатых спектров атома водорода (по Бору).

Похожие статьи, которые вам понравятся:

• Создан высоконадежный молекулярный переключатель нового типа

  Сокращение размеров электронных компонентов, из которых состоят схемы всех современных чипов, неуклонно начинает приближаться к пределам, по достижению…

• Создана новая математическая модель бьющегося сердца, детализация которой простирается до молекулярного уровня

  Ученые из Токийского университета и исследователи из научной группы компании Fujitsu создали симулятор бьющегося людской сердца, базу которого составляют…

• Молекулярная память работает при комнатной температуре

  Интернациональная несколько исследователей под управлением Джагадеша Мудера (Jagadeesh Moodera) обрисовывает новую схему создания молекулярной памяти,…

• Создан принципиально новый переключатель для цветных дисплеев

  Исследователи из америки создали первый плазмонный тумблер на базе наночастиц жидких кристаллов и золота. Созданное ими устройство может употребляться в…