Ďakujeme, že pozeráte .pod lampou. Chceli by ste na ňu prispieť?

Nanomašinky

.peter Szolcsányi .časopis .veda

Predstavte si pevnú reťaz, nákladný výťah, otočný žeriav a rýchle auto. Máte? Fajn, tak teraz ich zmenšite na veľkosť tisíciny hrúbky ľudského vlasu. Že to predsa nejde? Ale jasné, že ide.

Nanomašinky JEROEN VAN KOOTEN/UNIVERSITY OF GRONINGEN/AP/SITA Holandský chemik Bernard L. Fering skonštruoval rotačný motor nanometrových rozmerov, ktorý sa pravidelne otáčal len jedným smerom.

akurát treba postupovať podobne ako traja tohtoroční laureáti Nobelovej ceny za chémiu – Jean-Pierre Sauvage, sir J. Fraser Stoddart a Bernard L. Feringa – ktorí sa o ňu férovo podelili za dizajn a syntézu molekulárnych stroj(ček)ov. Funkčných mašiniek tak malinkých, že sú viditeľné len elektrónovým mikroskopom. Ako ich však dokázali vyrobiť, keď majú rozmery iba niekoľkých nanometrov?

katenány

Jednou z možností by bolo zmenšovať nástroje potrebné na ich výrobu až na mikroskopickú úroveň a následne by sa takýmito miniatúrnymi kliešťami, kladivami a skrutkovačmi konštruovali liliputánske strojčeky. Mnohí sa o tento takzvaný „prístup zhora“ pokúšali už dlho, avšak neboli úspešní. Na rozdiel od francúzskeho chemika Jean-Pierra Sauvagea, ktorý však na to išiel presne z opačného konca – „odspodu“.

Pod lampou
Pozrite si aj toto vydanie relácie .pod lampou venované téme nanostrojčekov s Petrom Szolcsányim.

Zaumienil si, že nanomolekulové štruktúry nebude vyrábať pomocou oveľa väčších nástrojov, ale naopak, bude ich postupne „stavať“ z oveľa menších atómov a molekúl (takzvaný „prístup zdola“). A že ako? Nuž chemickými reakciami. Začiatkom 80. rokov minulého storočia prišiel na to, ako vytvoriť molekulové reťaze pozostávajúce zo vzájomne pospájaných očiek, ktoré spolu držia len vďaka novému typu medzimolekulovej interakcie, dovtedy nepoznanej mechanickej väzbe.

Kľúčom k úspechu bolo využitie katiónov medi ako dočasného „lepidla“, ktoré umožnilo prvotné priblíženie a následné prevlečenie (pol)kruhových molekúl jednej cez druhú tak, ako keď klenotník vyrába retiazku z jednotlivých (ale oveľa, oveľa väčších) očiek drahého kovu. Sauvageovou šikovnou metodikou sa následne podarilo vyrobiť nielen nanometrové katenány (z latinského catena = reťaz), ale aj rôzne uzly a ďalšie topologické štruktúry doslova liliputánskych rozmerov. Francúzsky chemik nielenže objavil úplne nový typ zlúčenín, ale zároveň urobil aj prvý krok k výrobe molekulových strojčekov.

Tie však na to, aby mohli vykonávať prácu, musia obsahovať pohyblivé súčiastky, pričom dva vzájomne prepletené kruhy spĺňajú túto podmienku. Sauvageovi sa v roku 1994 podarilo syntetizovať katenán, v ktorom sa na vonkajší impulz otočila jedna kruhová molekula okolo druhej a navyše kontrolovaným spôsobom. Prvý zárodok funkčnej nebiologickej nanomašinky bol teda na svete.

rotaxány

Ďalší kamienok do mozaiky pridal americký chemik škótskeho pôvodu sir J. Fraser Stoddart, ktorému sa podarilo pripraviť rotaxány (z latinského rota = koleso, axis = os) nanometrových rozmerov. Ide o konštrukcie, ktoré sa skladajú z kruhových molekúl navlečených na lineárny „hriadeľ“, ktorý je zároveň ohraničený dvoma „zátkami“ na oboch koncoch.

 

Celý článok si môžete prečítať, ak si kúpite Digital predplatné .týždňa. Ponúkame už aj možnosť kúpiť si spoločný prístup na .týždeň a Denník N.

prihlásiť predplatiť

.diskusia
.neprehliadnite