ננו-רוֹטוֹר מולקולארי בצורת חישוק

מזה זמן רב מנסים בני-האדם להגשים את החלום של בניית ננו-רובוטים. כדי להגיע לכך יש לפתח התקן אחד כזה הוא רוטור, רכיב נע המסוגל להסתובב מסביב לציר קבוע

מזה זמן רב מנסים בני-האדם להגשים את החלום של בניית ננו-רובוטים. החלום, למעשה, הולך ומתקרב להתגשמותו מדי יום ביומו. ננו-מדע הצליח לייצר רכיבים אשר ישמשו במכונות מולקולאריות עתידיות. התקן אחד כזה הוא רוטור, רכיב נע המסוגל להסתובב מסביב לציר קבוע.

הניסיון לחזות בתנועה סיבובית כזו בקנה-מידה מולקולארי הינו משימה מורכבת במיוחד. חוקרים יפנים מאוניברסיטאות אוסאקה (Osaka) וקיוטו (Kyoto) הצליחו עתה באתגר זה. כפי שמדווחים החוקר Akira Harada וצוותו בכתב-העת המדעי journal Angewandte Chemie הם הצליחו לקבל תמונות של רוטורים מולקולאריים נפרדים במהלך תנועתם.

כנושא למחקרם בחרו המדענים בחומר הקרוי רוטאקסאן (rotaxane). זוהי מערכת מולקולארית דו-רכיבית: תרכובת דמוית-מוט מושחלת בתוך תרכובת שנייה דמוית-טבעת בדומה ליד בשרוול בעוד “מעצורים” מורכבים על קצות המוט בכדי למנוע את יציאתה החוצה של הטבעת. החוקרים חיברו את אחד מקצות המוט למשטח זכוכית. בכדי לצפות בתנועה הסיבובית החוקרים חיברו שרשרת צד פלואורסנטית המשמשת כגַּלַּאי (probe).

בכדי לצפות בתנועה הסיבובית של הטבעת יחסית למוט החוקרים השתמשו בשיטה מיקרוסקופית המכונה defocused wide-field total internal reflection fluorescence. בשיטה זו התקבלו תמונות של תרכובות הרוטאקסאן הנפרדות בצורה של תבניות פליטת קרינה. במילים פשוטות, אם השרוול חסר-תנועה אזי תבניות הקרינה תאפשרנה לחשב את הכיוון בו פולט הגלאי את הקרינה הפלואורסנטית שלו.

בשיטה זו אפשר לחשב את הכיווניות של השרוול הנותרת קבועה בכל תמונה ותמונה. אולם, אם השרוול מסתובב אזי תבנית הפליטה לא תייצר כיווניות מסוימת של הגלאי, כיוון שהסיבוב יאפשר פליטת קרינה באופן אחיד לכל הכיוונים יחדיו.

החוקרים הראו כי שרוול הרוטאקסאן אינו מסתובב באם הדגימה יבשה. אולם, כאשר הם הרטיבו אותה, הם יכלו לראות תנועה סיבובית ותנועת רִטּוּט (vibrational) מהירות ביותר. השרוול מסתובב מהר יותר מהזמן הנדרש לצלם תמונה אחת: המהירות הסיבובית הינה מעל 360 מעלות ב- 300 מילישניות.

להודעה של החוקרים