Důležitý krok na cestě k plně ovládaným molekulárním strojům

Tým Jiřího Kalety z Ústavu organické chemie a biochemie Akademie věd ČR popsal novou koncepci světlem poháněných molekulárních motorů, které i po přichycení na kovový povrch zůstávají plně funkční a vykonávají řízený rotační pohyb. Vědci tak překonali jednu z hlavních překážek na cestě k plně ovládaným molekulárním strojům, což by mělo mít velký dopad na vývoj například tzv. inteligentních materiálů. Studie poskytuje hlubší vhled do řízení pohybu v nanosvětě. Článek zveřejnil prestižní časopis Angewandte Chemie International Edition.

Studium molekulárních motorů patří mezi nejzajímavější směry současné chemie a nanotechnologií. Stroje složené z několika desítek atomů se dokážou pohybovat nebo otáčet v přesně definovaném směru, pokud na ně působí vhodný podnět, například světlo. Vědci z ÚOCHB vyvinuli dva typy tzv.  čtyřnohých motorů upevněných na pevné základně z triptycenu. To je trojrozměrná struktura, která drží statickou část motoru mírně nad povrchem a rotoru tak umožňuje volný a přesně řízený pohyb. Po ozáření světlem se rotor motoru nejdřív pootočí pouze částečně a rotaci dokončí díky působení tepla. Výsledkem je plné, kontrolované otočení o 360°.

Kaletův tým dokázal překonat jeden z hlavních technických problémů, totiž ten, že molekuly navázané na pevný povrch často ztrácejí schopnost pohybu kvůli příliš těsnému kontaktu s podložkou. Díky inovativní konstrukci zůstávají popsané motory pohyblivé za všech okolností. Jiří Kaleta vysvětluje: „Použitím rigidní základny z triptycenu se nám podařilo vyřešit několik problémů. Mimo jiné jsme účinně oddělili fotoaktivní část motoru od povrchu. Tím si zachovává svou pohyblivost a můžeme ho bez problému ovládat pomocí světla.“

Výsledky výzkumu z ÚOCHB otevírají cestu k praktickému využití molekulárních strojů. Týká se to např. vývoje tzv. inteligentních materiálů, fotoaktivních přepínačů nebo povrchových senzorů. „Každý krok, který zlepší kontrolu nad pohybem na atomární úrovni, nás přibližuje době, kdy budou molekulární stroje vykonávat přesně definované úkoly, podobně jako stroje, které známe z makrosvěta, jen budou miliardkrát menší,“ dodává Jiří Kaleta.

Původní článek: Bezděková, K., Severa, L., Kaletová, E., Varga, K. M., Mašát, M., Wu, L., Jiang, J., Císařová, I., & Kaleta, J. (2025). Surface‐Decoupled altitudinal and azimuthal Triptycene‐Fused tetrapodal molecular motors. Angewandte Chemie International Edition. https://doi.org/10.1002/anie.202513922

Kontakt:

Veronika Sedláčková
ÚOCHB – Komunikace
veronika.sedlackova@uochb.cas.cz
mob: +420 602 160 135

Přečtěte si také

• Do Akademie věd míří tři ERC granty pro mladé badatelské talenty
• Vědci poprvé zachytili osud mizících chromozomů v buňkách rostlinného embrya
• Pomalý růst pomáhá rostlinám přežít. Strategie od Arktidy po polopouště
• Školy pro nadané, či vybrané? Mezinárodní srovnání
• Stejná genetická diagnóza, různé osudy. Některé mutace způsobují těžší průběh
• Sýčkům se letos nedařilo. Vyvedli o třetinu méně mláďat než loni
• Století rozdělený Bolzanův odkaz bude digitálně dostupný na jednom místě
• Dráždí, nebo nedráždí? Nová technologie z Akademie věd prověří oční kapky
• Antonín Holý 90: vědecký odkaz, který stále mění svět i českou vědu
• Mamutí kosti z Moravy pomáhají řešit desítky let starou otázku