ננו-מכונות המורכבות מפרודה יחידה

סביר להניח כי פרודות תפקודיות תהיינה בעלות תפקיד מרכזי בתחומים של התקנים מולקולאריים עתידיים, טכנולוגיות תצוגה חדשות ו"שרירים מלאכותיים" בהתקנים ננו-אלקטרומכאניים.

פרודות רוטאקסאן דו מצביות שתוכננו על ידי מעבדת J. Fraser Stoddart של UCLA מתפקדות כמתג (מימין) ומאפשרות איחסון אולטרה צפוף של 160 קילוביט על שריג של 400X400 חוטי ננו (משמאל)
פרודות רוטאקסאן דו מצביות שתוכננו על ידי מעבדת J. Fraser Stoddart של UCLA מתפקדות כמתג (מימין) ומאפשרות איחסון אולטרה צפוף של 160 קילוביט על שריג של 400X400 חוטי ננו (משמאל)
רוטאקסאנים (הערך בוויקיפדיה), משפחה אחת של פרודות שכאלו, הינם מבנים זעירים השלובים מכאנית זה בזה ומורכבים מפרודות שצורתן כעין משקולת יד שקטע המוט שלה מכותר בטבעת. מבנים אלו מתנהגים כעין "מכונות" מולקולאריות כאשר הטבעת נעה לאורך המוט מנקודת קצה אחת לנקודה השנייה בעקבות חשיפה לתגובה כימית, אור או חומציות.

אולם, בכדי לממש את הפוטנציאל של מכונות מולקולאריות אלו יש לקבוע ולמדוד את התפקוד שלהם ברמה הננומטרית. שיטות קודמות לצפייה בפעילות שלהן כללו מדידות כימיות בתמיסה ובדיקת אוסף שלהן המעוגן למשטח, אולם, אף אחת משיטות אלו לא סיפקה תמונה מדויקת של התפקוד שלהן בתנאים המתאימים לפעילותן בתחום של התקנים מולקולאריים.

כעת, צוות חוקרים בינתחומי ממספר אוניברסיטאות בארה"ב (UCLA, Northwestern University, UC Merced, Pennsylvania State University) וביפן הצליח לצפות ביחסי-גומלין של פרודה יחידה של רוטאקסאנים הפועלת בסביבה הטבעית שלה. ממצאי המחקר פורסמו בכתב-העת המדעי ACS Nano.

צוות המחקר פיתח מערכת מולקולארית הקושרת בחוזקה רוטאקסאנים למשטח, ומאפשרת לבחון את פעילותם הפרטנית בסביבתם הטבעית באמצעות מיקרוסקופ מנהור סורק (STM). באמצעות טכנולוגיה זו החוקרים הצליחו לתעד את השינויים במיקומי טבעות הרוטאקסאנים לאורך המוטות בתגובה לאותות אלקטרוכימיים.

קודם לכן, היה צורך לקבץ את הרוטאקסאנים ולחברם למשטח למען בחינתם וזאת בשל תנועתם וגמישותם. מאחר ומיקרוסקופים מסוג זה משתמשים בחוד זעיר לשם בחינת משטחים ננומטריים – באופן דומה לקריאתו של עיוור בכתב ברייל – אופיים הגמיש של הרוטאקסאנים היקשה על בחינתם הפרטנית. בניגוד לכך, המערכת המולקולארית של צוות המחקר סייעה באופן משמעותי בהפחתת גמישות זו.

המערכת החדשה שפותחה ע"י החוקרים מאפשרת בדיקות מפורטות יותר של מכונות מולקולאריות, בדיקות שתאפשרנה הבנה טובה יותר של תגובתן עם הסביבה ופעילותן יחדיו בהתקנים ננו-אלקטרומכאניים.

הידיעה מהאוניברסיטה

שיתוף ב print
שיתוף ב email
שיתוף ב whatsapp
שיתוף ב linkedin
שיתוף ב twitter
שיתוף ב facebook

כתיבת תגובה

האימייל לא יוצג באתר.

דילוג לתוכן