Maszyny molekularne jako ostateczna granica miniaturyzacji celem unijnego projektu
Wytworzenie maleńkich, molekularnych silników jest celem finansowanego przez UE projektu SYNNANOMOTORS, który jest jednym ze zdobywców Nagrody Kartezjusza w dziedzinie międzynarodowej działalności badawczej opartej na współpracy (Transnational Collaborative Research) podczas ostatniej edycji European Science Awards. ''Natura wykorzystuje silniki i maszyny molekularne w każdym procesie biologicznym'' - powiedział koordynator projektu profesor David Leigh z Uniwersytetu w Edynburgu w Wielkiej Brytanii. Za ich pomocą systemy biologiczne wykorzystują energię słoneczną, komunikują się ze sobą, odbierają bodźce z otaczającego je świata i sterują naszymi ruchami. Z kolei ludzie obecnie polegają na maszynach działających w oparciu o technologie ''makro''. We wszystkich naszych materiałach i farmaceutykach wykorzystuje się statyczne właściwości tych substancji. Natomiast w skali nano molekuły i atomy zachowują się bardzo różnie i to właśnie tę właściwość badacze mają zamiar wykorzystać. ''W naszej rzeczywistości jesteśmy przyzwyczajeni do maszyn'' - wyjaśnił profesor Leigh. ''Projekt ma za zadanie 'skurczyć' to pojęcie do ostatecznych granic miniaturyzacji, gdzie maszynami są same molekuły''. Inspiracją projektu było przypadkowe odkrycie. Profesor Leigh z zespołem próbował zbudować dużą molekułę w kształcie pierścienia w ramach próby stworzenia nowych czujników chemicznych. Zamiast jednej, zespół uzyskał dwie pierścieniowe molekuły połączone ze sobą i wyglądające jak ogniwa łańcucha. Dalsze badania tego układu doprowadziły do wytworzenia związku o nazwie rotaksan, w którym molekuła pełniąca funkcję ''koła'' nachodzi na molekułę stanowiącą swego rodzaju oś. To właśnie za pomocą tych cząsteczek członkowie zespołu SYNNANOMOTORS stworzyli pierwszy silnik molekularny, wykorzystując powierzchnię zmodyfikowaną za pomocą rotaksanów do przetransportowania w górę kropli płynu. W tym przypadku światło przed kroplą wywoływało taki ruch molekuł, że w efekcie kropla wody była napędzana przez miniaturowe silniki. Partnerzy projektu mają nadzieję, że ta technologia zostanie pewnego dnia wykorzystana do przenoszenia w organizmie takich ładunków, jak na przykład leki. Tymczasem nanosilniki znajdują też zastosowanie w systemach przechowywania informacji. W systemie z dwoma połączonymi ze sobą pierścieniami, zmiana ich ustawienia wywołuje zmiany właściwości substancji. Na przykład w jednym ustawieniu może być ona fluorescencyjna, a w innym nie. Oznacza to, że informacje mogą być "odczytywane" optycznie z powłoki polimerowej pokrytej molekułami. Jak wyjaśnił jeden z uczestników projektu, profesor Wybren Jan Buma z Uniwersytetu w Amsterdamie w Holandii, przygotowywane są już pierwsze zastosowania komercyjne miniaturowych silników. ''Jeśli pokryję powierzchnię bardzo cienką warstwą molekuł i dotknę jednej z nich narzędziem z bardzo ostrym czubkiem o przekroju rzędu jednego atomu, a następnie nacisnę ją, uzyskam wzory'' - powiedział profesor Buma serwisowi CORDIS Wiadomości. Powstały w ten sposób wzór kropli można kontrolować. Technika ta jest w tej chwili wykorzystywana przez przedsiębiorstwo typu ''spin-off'' do wykrywania falsyfikatów i przeprowadzania identyfikacji. ''Zatem już znajduje zastosowanie'' - dodał. Partnerzy projektu to europejscy specjaliści w dziedzinie chemii, fizyki, nauki o powierzchni i nanotechnologii. Przyjmując nagrodę, profesor Leigh wyraził też uznanie dla ciężkiej pracy młodszych członków konsorcjum. ''Jestem przekonany, że w laboratorium sukces będzie świętowany przy pizzy i piwie!'' - powiedział.