Ученые мечтают использовать крошечные молекулы в качестве строительных блоков для создания вещей, подобно тому, как мы строим вещи из механических деталей. Однако молекулы невероятно малы - около одной стомиллионной размера бейсбольного мяча - и они хаотично перемещаются в жидкостях, что очень затрудняет манипулирование ими в одной форме. Чтобы преодолеть эту проблему, "наножидкостные устройства", которые могут транспортировать молекулы по чрезвычайно узким каналам, размером с миллионную долю соломинки, привлекают внимание как способ прямого манипулирования отдельными молекулами в растворах.
Совместная исследовательская группа, возглавляемая доцентом Янь Сюем из Высшей инженерной школы Столичного университета Осаки, преуспела в регулировании потока отдельных молекул в растворе путем открытия и закрытия наноклапана в наножидкостном устройстве путем приложения внешнего давления.
Исследовательская группа изготовила наножидкостное устройство с тонким, гибким листом стекла сверху и пластиной из твердого стекла с небольшими структурами, образующими наноканалы и наноклапанные гнезда снизу. Прикладывая внешнее давление к гибкому листу стекла, чтобы открывать и закрывать клапан, им удалось непосредственно управлять потоком отдельных молекул в растворе. Они также обнаружили, что когда они улавливали отдельные флуоресцентные молекулы в нанопространстве внутри клапана, флуоресценция отдельных молекул становилась ярче. Это произошло потому, что небольшое пространство затрудняло случайное перемещение отдельных молекул. Профессор Сюй сказал, что "этот эффект усиления сигнала флуоресценции может помочь в обнаружении очень небольших количеств патогенов для ранней диагностики таких заболеваний, как рак и болезнь Паркинсона, не требуя дорогостоящего оборудования".
Результаты этого исследования могут стать значительным шагом на пути к свободной сборке материалов с использованием отдельных молекул в качестве строительных блоков в растворе. Эта технология потенциально может быть полезна в различных областях, таких как разработка персонализированных лекарств от редких заболеваний и создание более совершенных дисплеев и аккумуляторов. Его применение безгранично.
"Мы решали различные проблемы, предлагая и продвигая концепцию "одномолекулярной регулируемой химии (SMRC)", где молекулы рассматриваются как строительные блоки, а все процессы, участвующие в химических и биохимических реакциях в растворе, выполняются на основе одной молекулы. Одномолекулярный клапан знаменует собой первый шаг к достижению цели, которая однажды может произвести революцию в химии, биологии и материаловедении, а также трансформировать различные отрасли промышленности", - сказал профессор Сюй.
Комментарии