Hélice molecular
A hélice molecular é uma molécula que pode impulsionar os fluidos quando girada, devido ao seu formato especial, que foi concebido em analogia com hélices macroscópicas:[1][2] possui várias lâminas de escala molecular associadas a um ângulo de passo certo em toda a circunferência de um eixo, alinhados ao longo do eixo de rotação.
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/8/8a/Molecularpropeller.jpg/280px-Molecularpropeller.jpg)
As hélices moleculares projetadas no grupo do Professor Petr Král da Universidade de Illinois, em Chicago, Estados Unidos, são formadas por lâminas planas de moléculas aromáticas e o eixo é um nanotubo de carbono.[3] Simulações de dinâmica molecular mostram que essas hélices podem servir como bombas eficientes no volume e na superfície de líquidos. A sua eficiência de bombeamento depende da química da interfase entre as lâminas e do líquido. Por exemplo, se as lâminas são hidrofóbicas, as moléculas de água não se ligam a elas, devido à sua pequena polaridade, e as hélices podem bombea-las melhor. Se as lâminas são hidrofóbicas, as moléculas de água formam ligações de hidrogênio com os átomos nas lâminas polares. Isso pode bloquear o grande fluxo de moléculas de água ao redor das lâminas e desacelerar significativamente seu bombeamento.
Bombeamento
editarAs hélices moleculares podem girar por motores moleculares que podem ser conduzidos por agentes químicos, biológicos, ópticos e meios elétricos,[4][5][6] ou vários mecanismo de catraca.[7] A natureza realiza mais atividades biológicas com um grande número de motores moleculares altamente sofisticados, como a miosina, cinesina e a ATP sintase.[8] Por exemplo, os motores de rotação ligados à cauda da proteína-base, chamado flagelo, pode impulsionar as bactérias.
Aplicações
editarDe maneira semelhante, a montagem de uma hélice molecular e um motor molecular pode dar forma a uma máquina em nanoescala que pode bombear fluidos ou realizar a locomoção.[9] As futuras aplicações desse âmbito de nanosistemas das novas ferramentas de análise na física e química, produção de drogas e terapia genética na biologia e medicina, técnicas avançadas de nanofluidos em chips, para pequenos robôs realizam diversas atividades na escala nanométrica ou escala microscópica.
Referências
- ↑ J. Vacek and J. Michl, A molecular "Tinkertoy" construction kit: Computer simulation of molecular propellers, New J. Chem. 21, 1259 1997.
- ↑ C. D. Simpson, G. Mattersteig, K. Martin, L. Gherghel, R. E. Bauer, H. J. Rader and K. Mullen, Nanosized molecular propellers by cyclodehydrogenation of polyphenylene dendrimers, J. Am. Chem. Soc. 126, 3139 2004. Abstract
- ↑ B. Wang and P. Král, Chemically Tunable Nanoscale Propellers of Liquids, Phys. Rev. Let. 98, 266102 2007. Abstract
- ↑ T. R. Kelly, H. De Silva and R. A. Silva, Unidirectional rotary motion in a molecular system, Nature 401, 150 1999. Abstract
- ↑ N. Koumura, R. W. J. Zijlstra, R. A. van Delden, N. Harada and B. L. Feringa, Light-driven monodirectional molecular rotor, Nature 401, 152 1999. Abstract
- ↑ C. Bustamante, Y. R. Chemla, N. R. Forde and D. Izhaky, Mechanical processes in biology, Annual Review of Biochemistry, 73, 705 2004. Abstract
- ↑ R. D. Astumian, Thermodynamics and kinetics of a Brownian motor, Science 276, 917 1997. Abstract
- ↑ S. P. Tsunoda, R. Aggeler, M. Yoshida, and R. A. Capaldi, Rotation of the c subunit oligomer in fully functional F1Fo ATP synthase, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 98, 898 2001. Abstract
- ↑ R. K. Soong, G. D. Bachand, H. P. Neves, A. G. Olkhovets, H. G. Craighead and C. D. Montemagno, Powering an inorganic nanodevice with a biomolecular motor, Science 290, 1555 2000. Abstract