Descrizione del progetto
Costruire le fondamenta per il settore delle macchine supramolecolari
Le nuove architetture degli interruttori molecolari portano ad un livello più elevato le macchine molecolari artificiali ispirate alla natura che copiano gli agenti essenziali del movimento negli organismi viventi. Questo permetterà agli scienziati di aggiungere possibilità imprevedibili a tali sistemi e nuove funzioni alle macchine molecolari artificiali. Tuttavia, è ancora necessaria una catena di interazioni molecolari ben progettata per tradurre il movimento a livello molecolare (di solito indotto a livello sub-nanometrico) in effetti che possono essere misurati e utilizzati a livello micro e macro. Per questo, il progetto MechanoTubes, finanziato dall’UE, attingerà ai principi operativi dei microtubuli per incorporare i fotointerruttori molecolari nei tubi supramolecolari e consentire una crescita e una scomposizione controllata dei tubi, utilizzando la luce come input di energia. Questo progetto costruisce le fondamenta per il campo delle macchine supramolecolari che funzioneranno su scala nanometrica e oltre.
Obiettivo
Artificial molecular motors and switches have the potential to become a core part of nanotechnology. However, a wide gap in length scales still remains unaccounted for, between the operation of these molecules in solution, where their individual mechanical action is randomly dispersed in the Brownian storm, and on the other hand their action at the macroscopic level, e.g. in polymer networks and crystals.
This proposal is about bridging this gap, by developing chemo-mechanical transduction strategies that will allow dynamic molecules to perform a range of unprecedented tasks, e.g. by generating strong directional forces at the nanoscale, and through shape-shifting microscopic formations.
This project aims to harness the mechanically-purposeful motion of dynamic molecules as to generate measurable forces from the nanoscale, and ultimately establish operational principles for chemo-mechanical transduction in supramolecular systems.
In my wholly synthetic approach, I draw inspiration from the operational principles of microtubules. I will incorporate molecular photo-switches into supramolecular tubes, and enable the controlled growth and disassembly of the tubes by using light as the energy input. Thus, I will: (i) Synthesize stiff supramolecular tubes that grow actively under continuous illumination, and disassemble with a power stroke as soon as illumination stops; (ii) Measure, and harvest the forces generated by the tubes to manipulate individual nanoparticles with a sense of directionality; and (iii) Encapsulate the tubes into water droplets and vesicles, to yield shape-shifting, and eventually rudimentary splitting models for cells.
This project reaches beyond the state of the art in adaptive molecular nano-systems, by pioneering strategies to engineer and harness strain in supramolecular assemblies. It thus lays the foundations for machineries that are capable of manipulating matter at length scales that are also those at which the cytoskeleton operates.
Campo scientifico
Parole chiave
Programma(i)
Argomento(i)
Meccanismo di finanziamento
ERC-COG - Consolidator GrantIstituzione ospitante
9712CP Groningen
Paesi Bassi