Roda gigi skala molekuler melatih untuk mengirimkan gaya rotasi

Molekul berbentuk bintang sebagai prototipe roda gigi. Lengan atas memiliki struktur kimia yang berbeda mengikuti putarannya. Kredit: Gwénaël Rapenne (NAIST dan UPS)

Para peneliti di Institut Sains dan Teknologi di Nara, Jepang, bekerja sama dengan tim peneliti di Universitas Paul Sabatier, Prancis, memajukan ilmu kereta roda gigi skala molekuler untuk mengirimkan gaya rotasi.

Kereta roda gigi telah digunakan selama berabad-abad untuk menerjemahkan perubahan kecepatan putaran roda gigi menjadi perubahan gaya rotasi. Mereka digunakan oleh mobil, bor dan pada dasarnya apa pun yang memiliki bagian yang berputar. Roda gigi skala molekuler adalah penemuan yang jauh lebih baru yang dapat menggunakan cahaya atau stimulus kimiawi untuk memulai rotasi roda gigi. Para peneliti di Nara Institute of Science and Technology (NAIST), Jepang, bekerja sama dengan tim peneliti di Universitas Paul Sabatier, Prancis, melaporkan dalam sebuah studi baru yang diterbitkan di Ilmu Kimia sarana untuk melihat snapshot dari rangkaian roda gigi ultralight (rangkaian roda gigi yang saling berhubungan) sedang bekerja.

Profesor proyek NAIST Gwénaël Rapenne telah mendedikasikan karirnya pada pembuatan perangkat mekanis pada skala molekuler, seperti roda dan motor. Para peneliti baru-baru ini merancang roda gigi untuk rangkaian roda gigi molekuler, tetapi saat ini tidak memiliki sarana untuk memvisualisasikan roda gigi tersebut bekerja.

“Cara termudah untuk mengontrol gerakan roda gigi molekuler adalah melalui gambar mikroskop penerowongan pemindaian statis. Untuk tujuan ini, salah satu gigi cogwheels harus berbeda secara sterik atau elektrokimia dari gigi lainnya, ”jelas Rapenne.

Perlengkapan molekul pentaporphyrinic

Perlengkapan molekul pentaporphyrin 5 nm. Kredit: Gwénaël Rapenne (NAIST dan UPS)

Para peneliti pertama kali menciptakan sproket molekuler yang terdiri dari lima baling-baling, di mana satu van memiliki atom karbon lebih panjang dari empat baling-baling lainnya. Namun, seperti yang ditunjukkan tahun lalu, perbedaan panjang dayung mengganggu pergerakan terkoordinasi di sepanjang rangkaian roda gigi. Oleh karena itu, perbedaan dalam elektrokimia blade adalah pendekatan desain yang lebih menjanjikan tetapi secara sintetis lebih sulit.

“Kami menggunakan studi komputer untuk memprediksi apakah unit yang menghilangkan elektron atau unsur kimiawi logam dapat menyesuaikan sifat elektronik palet, tanpa mengubah ukuran palet,” kata Rapenne. Properti yang dipesan lebih dahulu ini penting karena dapat diamati sebagai perbedaan kontras dengan menggunakan mikroskop penerowongan pemindaian dan oleh karena itu memfasilitasi pencitraan statis.

“Prototipe pentaporphyrin cogwheel kami berisi dayung dengan substituen sianofenil atau pusat logam seng, bukan nikel,” jelas Rapenne. “Beberapa teknik spektroskopi mengkonfirmasi arsitektur sintesis kami.”

Bagaimana peneliti bisa menggunakan roda penggerak ini? Bayangkan menyinari berkas cahaya yang sangat terfokus atau menerapkan stimulus kimiawi ke salah satu roda gigi untuk memulai rotasi. Dengan demikian, serangkaian roda gigi dapat diputar secara terkoordinasi seperti pada rangkaian roda gigi konvensional, tetapi pada skala molekuler yang terdiri dari miniaturisasi akhir perangkat. “Kami sekarang memiliki sarana untuk memvisualisasikan rotasi ini,” kata Rapenne.

Menggunakan pengembangan ini untuk melakukan studi mekanika molekul tunggal, Rapenne optimis bahwa komunitas penelitian yang luas akan memiliki desain baru yang kuat untuk mesin terintegrasi skala nano. “Kami belum sampai di sana, tapi kami bekerja sama untuk mewujudkannya secepat mungkin,” katanya.

Referensi: “Roda gigi pentaporphyrin asimetris yang dipasang pada jangkar logam-organik” oleh Seifallah Abid, Yohan Gisbert, Mitsuru Kojima, Nathalie Saffon-Merceron, Jérôme Cuny, Claire Kammerer dan Gwénaël Rapenne, 18 Februari 2021, Ilmu Kimia.
DOI: 10.1039 / D0SC06379G

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Penerima Quantum-Enhanced Canggih Meningkatkan Komunikasi Serat Optik

Ilustrasi yang menunjukkan bagaimana pendeteksian foton yang unik digunakan untuk umpan balik. Setelah parameter yang benar untuk balok referensi telah ditetapkan, status input...

Video yang ditingkatkan menunjukkan debu selama penerbangan helikopter cerdas NASA ke Mars

Per Laboratorium Propulsi Jet 21 April 2021 https://www.youtube.com/watch?v=2aADYG4KaKc NASAHelikopter Ingenuity dapat dilihat di sini lepas landas, meluncur, dan kemudian mendarat di permukaan Mars pada 19 April 2021....

Terkadang menggunakan gelombang ultrasonik untuk membuat pola yang tidak berulang

Pola dua dimensi kuasiperiodik. Kredit: Atas kebaikan Fernando Guevara Vasquez Proses menghasilkan pola kuis dapat menghasilkan materi yang dapat disesuaikan. Matematikawan dan insinyur di Universitas...

Tinta Polimer Konduktif Baru Membuka Jalan bagi Barang Elektronik Cetak Generasi Berikutnya

Para peneliti di Universitas Linköping di Swedia telah mengembangkan pewarna polimer yang stabil dengan konduktivitas tinggi. Material tipe-n baru hadir dalam bentuk tinta...

Gorila Gunung Dapat Menggunakan Irama Dada Untuk Membesarkan Diri

Payudara pria berdebar kencang. Pendanaan: Jordi Galbany / Dian Fossey Gorilla Fund Memukul dada dengan gorila gunung - dengan cepat mengetuk dada dengan tangan...

Newsletter

Subscribe to stay updated.