НОВОСТИ

СТАТЬИ

PRO SCIENCE

МЕДЛЕННОЕ ЧТЕНИЕ

ЛЕКЦИИ

АВТОРЫ

23 мая 2018, 13:32

Изменение кислотности среды послужит тормозом для молекулярных машин

Схематическое представление работы молекулярного тормоза на димере порфирина
Схематическое представление работы молекулярного тормоза на димере порфирина
Источник: Юлия Горбунова

Российские химики из Института физической химии и электрохимии имени А.Н. Фрумкина РАН создали молекулярную машину, две части которой могут свободно вращаться относительно друг друга, а при изменении кислотности среды это вращение тормозится.

Это происходит из-за образования связей между частями ансамбля, причем их образование и разрыв контролируемы и обратимы. Контроль и управление движением таких машин могут быть использованы при разработке оптоэлектронных материалов, работающих по принципу преобразования энергии движения в оптический сигнал. Исследование опубликовано в New Journal of Chemistry и поддержано грантом Российского научного фонда (РНФ). Работа является частью исследований, проводимых совместно с лабораторией профессором М. В. Хоссейни (университет Страсбурга, Франция). Кратко о результатах работы сообщается в пресс-релизе РНФ.

Молекулярные машины — это молекулярные системы, составные части которых совершают управляемое механическое движение, при этом этими частями могут выступать как отдельные молекулы, так и какие-либо их части. За разработку и создание первых искусственных молекулярных машин была присуждена Нобелевская премия по химии 2016 года. Многочисленные молекулярные машины встречаются и в живой природе, в частности несколько белков в основании жгутика некоторых бактерий похожи на электродвигатель. Именно благодаря таким белкам жгутик приходит в движение, позволяя клетке перемещаться в среде.

В новой работе ученые исследуют молекулярные машины на основе порфиринов — макроциклических молекул, образованных четырьмя пиррольными циклами. Такие молекулы широко распространены в живой природе: они входят в состав хлорофилла, гемоглобина, витамина B12 и многих ферментов. Использованная в этой работе молекула представляет собой димер, то есть состоит из двух частей — порфириновых колец. Они соединены диацетиленовым мостиком, что позволяет двум половинам молекулы свободно вращаться вокруг его оси. Введение в систему специальных «молекул-блокировщиков» затормаживает это вращение. Варьируя кислотность среды, химикам удалось добиться контроля над этим процессом: в основной среде движению ничего не мешает, а в кислотной вращение останавливается.

«Почему интересно управлять такой молекулярной машиной именно изменением кислотности среды? — комментирует одна из авторов работы Юлия Горбунова. — Во-первых, это принцип живой природы, так как в природе никто не добавляет новые вещества, идет регулируемый кислотно-основной баланс. Обратимое образование водородных связей может запускать тот или иной процесс в организме, поэтому возможность создания молекулярных машин и переключателей на основе водородных связей очень привлекательна».

Порфирины ярко окрашены, поэтому любые происходящие с ними изменения удобно контролировать методами электронной спектроскопии поглощения. В данном случае этот подход чувствителен к ориентации порфириновых макроколец в ансамбле, что позволяет выяснить их взаимное расположение, то есть узнать, находится молекула в заторможенном состоянии или нет.

«Изменение оптических свойств — это основа создания умных материалов с настраиваемыми свойствами, — продолжает Горбунова. — Меняя кислотность среды, можно настраивать оптические свойства или, например, заставить соединение флуоресцировать (светиться) или тушить флуоресценцию».

Редакция

Электронная почта: [email protected]
VK.com Twitter Telegram YouTube Яндекс.Дзен Одноклассники
Свидетельство о регистрации средства массовой информации
Эл. № 77-8425 от 1 декабря 2003 года. Выдано министерством
Российской Федерации по делам печати, телерадиовещания и
средств массовой информации. Выходит с 21 февраля 1998 года.
При любом использовании материалов веб-сайта ссылка на Полит.ру обязательна.
При перепечатке в Интернете обязательна гиперссылка polit.ru.
Все права защищены и охраняются законом.
© Полит.ру, 1998–2022.