Co to w ogóle są maszyny molekularne? Z punktu nanotechnologii są to molekuły zdolne wykonywać ruch w odpowiedzi na działanie energii świetlnej, chemicznej lub impulsu elektrycznego.
Na czym polega ich działanie?
Tworzenie takich skomplikowanych struktur opiera sie na dwóch związkach chemicznych – katenanach i rotaksanach. Katenany zbudowane są zazwyczaj z dwóch połączonych ze sobą pierścieni, natomiast rotaksany składają się z długiej, liniowej cząsteczki zakończonej na końcach tzw. stoperami.
Nanotechnologom udało się zsyntetyzować pierwsze maszyny molekularne w laboratorium wzorując się na świecie makroskopowym. I tak np. pojawia się pojęcie windy molekularnej, która składa się z trzech jednostek rotaksanów, blokowanych mechanicznie na platformie. W zależności od pH poziomy z jakich się składa mogą się przemieszczać jak prawdziwa winda.
Bardzo ciekawym przykładem jest molekularny samochód, który składa się z cząsteczek fullerenów jako kół, a jego ruch polega na potraktowaniu go wysoką temperaturą w próżni w wyniku czego można zaobserwować jak zaczyna się przemieszczać do przodu i do tyłu.
Póki co, jawi się to wszystko jak opowieści science fiction, gdyż marzeniem nanotechnologów jest skonstruowanie nanorobotów, które posiadałyby zdolność do samokonstrukcji i naprawy, mogłyby składać atom po atomie, molekuła po molekule. Miałoby to zrewolucjonizować medycynę, ponieważ maleńkie roboty mogłyby zostać wysłane do uszkodzonych ludzkich komórek i naprawiać nieprawidłowości, w tym także leczyć choroby nowotworowe i dozować środki terapeutyczne według potrzeby. W przyszłości możliwe stałoby się zminiaturyzowanie takich zaawansowanych technologicznie urządzeń jak dzisiejsze smartfony i komputery.
Co stoi na przeszkodzie?
Głównym ograniczeniem są techniki i metody badawcze, które są nie wystarczające na obserwowanie tak maleńkich obiektów. Mimo tego, że nastąpił rozwój mikroskopii tunelowej, nanotechnolodzy muszą szukać bardziej dokładnych technik, które pozwolą im na realizację marzeń o maszynach molekularnych.
