Molecular machines

Katarína Baxová; Lukáš Veľas; Jaromír Plášek

Pokroky matematiky, fyziky a astronomie (2017)

  • Volume: 62, Issue: 3, page 171-184
  • ISSN: 0032-2423

Abstract

top
V živých buňkách existuje řada molekulárních strojů nanometrových rozměrů, které dokáží měnit chemickou energii na mechanický pohyb. Nositel Nobelovy ceny za fyziku Richard Feynman v jedné ze svých přednášek v roce 1984 předpověděl, že časem bude možné vytvářet prakticky použitelné molekulové stroje také uměle v chemických laboratořích. Jeho vize již začíná získávat reálné obrysy. Nobelovu cenu za chemii obdrželi v roce 2016 Jean-Pierre Sauvage, Sir J. Fraser Stoddart a Bernard L. Feringa za výzkum, jenž umožnil syntézu supramolekulárních komplexů, které se jako molekulární stroje chovají. Základní charakteristiku takového stroje představuje existence několika funkčních podjednotek molekulového komplexu, které se vůči sobě mohou navzájem pohybovat. Prvnímu z laureátů se podařilo najít způsob, jak připravovat řetízky prstencových molekul zvaných katenany, které jsou navzájem svázány pouze topologicky (mechanicky), nikoli chemickou vazbou. Sir J. Fraser Stoddart připravil rotaxany, což jsou cyklické molekuly navlečené na jinou molekulu ve tvaru činky, podél které dokázal navlečenými prstenci definovaným způsobem pohybovat. B. L. Feringa syntetizoval molekuly tvořené dvěma planárními strukturami propojenými dvojnou vazbou, které dokáží vůči sobě rotovat rychlostí až 12 106 otáček za sekundu, když jsou poháněny pulzy UV záření. Práce oceněné Nobelovou cenou otevřely cestu k sestavování mnoha dalších komplexnějších strojů, jako jsou klouby, ložiska, táhla, páky nebo spínače. V následujícím článku jsou představeny tři konkrétní příklady molekulárních strojů, názorně ilustrující některé obecné principy jejich konstrukce a fungování.

How to cite

top

Baxová, Katarína, Veľas, Lukáš, and Plášek, Jaromír. "Molekulární stroje." Pokroky matematiky, fyziky a astronomie 62.3 (2017): 171-184. <http://eudml.org/doc/294609>.

@article{Baxová2017,
abstract = {V živých buňkách existuje řada molekulárních strojů nanometrových rozměrů, které dokáží měnit chemickou energii na mechanický pohyb. Nositel Nobelovy ceny za fyziku Richard Feynman v jedné ze svých přednášek v roce 1984 předpověděl, že časem bude možné vytvářet prakticky použitelné molekulové stroje také uměle v chemických laboratořích. Jeho vize již začíná získávat reálné obrysy. Nobelovu cenu za chemii obdrželi v roce 2016 Jean-Pierre Sauvage, Sir J. Fraser Stoddart a Bernard L. Feringa za výzkum, jenž umožnil syntézu supramolekulárních komplexů, které se jako molekulární stroje chovají. Základní charakteristiku takového stroje představuje existence několika funkčních podjednotek molekulového komplexu, které se vůči sobě mohou navzájem pohybovat. Prvnímu z laureátů se podařilo najít způsob, jak připravovat řetízky prstencových molekul zvaných katenany, které jsou navzájem svázány pouze topologicky (mechanicky), nikoli chemickou vazbou. Sir J. Fraser Stoddart připravil rotaxany, což jsou cyklické molekuly navlečené na jinou molekulu ve tvaru činky, podél které dokázal navlečenými prstenci definovaným způsobem pohybovat. B. L. Feringa syntetizoval molekuly tvořené dvěma planárními strukturami propojenými dvojnou vazbou, které dokáží vůči sobě rotovat rychlostí až 12 106 otáček za sekundu, když jsou poháněny pulzy UV záření. Práce oceněné Nobelovou cenou otevřely cestu k sestavování mnoha dalších komplexnějších strojů, jako jsou klouby, ložiska, táhla, páky nebo spínače. V následujícím článku jsou představeny tři konkrétní příklady molekulárních strojů, názorně ilustrující některé obecné principy jejich konstrukce a fungování.},
author = {Baxová, Katarína, Veľas, Lukáš, Plášek, Jaromír},
journal = {Pokroky matematiky, fyziky a astronomie},
language = {cze},
number = {3},
pages = {171-184},
publisher = {Jednota českých matematiků a fyziků},
title = {Molekulární stroje},
url = {http://eudml.org/doc/294609},
volume = {62},
year = {2017},
}

TY - JOUR
AU - Baxová, Katarína
AU - Veľas, Lukáš
AU - Plášek, Jaromír
TI - Molekulární stroje
JO - Pokroky matematiky, fyziky a astronomie
PY - 2017
PB - Jednota českých matematiků a fyziků
VL - 62
IS - 3
SP - 171
EP - 184
AB - V živých buňkách existuje řada molekulárních strojů nanometrových rozměrů, které dokáží měnit chemickou energii na mechanický pohyb. Nositel Nobelovy ceny za fyziku Richard Feynman v jedné ze svých přednášek v roce 1984 předpověděl, že časem bude možné vytvářet prakticky použitelné molekulové stroje také uměle v chemických laboratořích. Jeho vize již začíná získávat reálné obrysy. Nobelovu cenu za chemii obdrželi v roce 2016 Jean-Pierre Sauvage, Sir J. Fraser Stoddart a Bernard L. Feringa za výzkum, jenž umožnil syntézu supramolekulárních komplexů, které se jako molekulární stroje chovají. Základní charakteristiku takového stroje představuje existence několika funkčních podjednotek molekulového komplexu, které se vůči sobě mohou navzájem pohybovat. Prvnímu z laureátů se podařilo najít způsob, jak připravovat řetízky prstencových molekul zvaných katenany, které jsou navzájem svázány pouze topologicky (mechanicky), nikoli chemickou vazbou. Sir J. Fraser Stoddart připravil rotaxany, což jsou cyklické molekuly navlečené na jinou molekulu ve tvaru činky, podél které dokázal navlečenými prstenci definovaným způsobem pohybovat. B. L. Feringa syntetizoval molekuly tvořené dvěma planárními strukturami propojenými dvojnou vazbou, které dokáží vůči sobě rotovat rychlostí až 12 106 otáček za sekundu, když jsou poháněny pulzy UV záření. Práce oceněné Nobelovou cenou otevřely cestu k sestavování mnoha dalších komplexnějších strojů, jako jsou klouby, ložiska, táhla, páky nebo spínače. V následujícím článku jsou představeny tři konkrétní příklady molekulárních strojů, názorně ilustrující některé obecné principy jejich konstrukce a fungování.
LA - cze
UR - http://eudml.org/doc/294609
ER -

References

top
  1. Astumian, R. D., 10.1126/science.276.5314.917, . Science 276 (1997), 917–922. (1997) DOI10.1126/science.276.5314.917
  2. Astumian, R. D., 10.1039/C6SC04806D, . Chem. Sci. 8 (2017), 840–845. (2017) DOI10.1039/C6SC04806D
  3. Badjic, J. D., Balzani, V., Credi, A., Silvi, S., Stoddart, J. F., A molecular elevator, . Science 303 (2004), 1845–1849. (2004) 
  4. Badjic, J. D., Ronconi, C. M., Stoddart, J. F., Balzani, V., Silvi, S., Credi, A., 10.1021/ja0543954, . J. Amer. Chem. Soc. 128 (2006), 1489–1499. (2006) DOI10.1021/ja0543954
  5. Browne, W. R., Feringa, B. L., 10.1038/nnano.2006.45, . Nat. Nanotechnol. 1 (2006), 25–35. (2006) DOI10.1038/nnano.2006.45
  6. Cantrill, S. J., Youn, G. J., Stoddart, J. F., Williams, D. J., 10.1021/jo010405h, . J. Org. Chem. 66 (2001), 6857–6872. (2001) DOI10.1021/jo010405h
  7. Carroll, G. T., Pollard, M. M., Van Delden, R., Feringa, B. L., 10.1039/c0sc00162g, Chem. Sci. 1 (2010), 97–101. (2010) DOI10.1039/c0sc00162g
  8. Coskun, A., Banaszak, M., Astumian, R. D., Stoddart, J. F., Grzybowski, B. A., 10.1039/C1CS15262A, Chem. Soc. Rev. 41 (2012), 19–30. (2012) DOI10.1039/C1CS15262A
  9. Coskun, A., Spruell, J. M., Barin, G., Dichtel, W. R., Flood, A. H., Botros, Y. Y., Stoddart, J. F., 10.1039/c2cs35053j, Chem. Soc. Rev. 41 (2012), 4827–4859. (2012) DOI10.1039/c2cs35053j
  10. Durot, S., Reviriego, F., Sauvage, J. P., 10.1039/c0dt00457j, . Dalton Trans. 39 (2010), 10557–10570. (2010) DOI10.1039/c0dt00457j
  11. Erbas-Cakmak, S,, Leigh, D. A., Mcternan, C. T., Nussbaumer, A. L., Artificial molecular machines., Chem. Rev. 115 (2015), 10081–10206. (2015) 
  12. Feringa, B., Wynberg, H., 10.1021/ja00444a046, . J. Amer. Chem. Soc. 99 (1977), 602–603. (1977) DOI10.1021/ja00444a046
  13. Huang, T. J., Brough, B., Ho, C. M., Liu, Y., Flood, A. H., Bonvallet, P. A., Tseng, H. R., Stoddart, J. F., Baller, M., Magonov, S., 10.1063/1.1826222, . Appl. Phys. Lett. 85 (2004), 5391–5393. (2004) DOI10.1063/1.1826222
  14. Illustrated Glossary of Organic Chemistry, http://www.chem.ucla.edu/~harding/IGOC/A/aromatic_aromatic_interaction.html 
  15. Iwaso, K., Takashima, Y., Harada, A., 10.1038/nchem.2513, . Nat. Chem. 8 (2016), 626–633. (2016) DOI10.1038/nchem.2513
  16. Jimenez, M. C., Dietrich-Buchecker, C., Sauvage, J. P., 10.1002/1521-3773(20000915)39:18<3284::AID-ANIE3284>3.0.CO;2-7, . Angew. Chem. Int. Ed. 39 (2000), 3284–3287. (2000) DOI10.1002/1521-3773(20000915)39:18<3284::AID-ANIE3284>3.0.CO;2-7
  17. Jimenez-Molero, M. C., Dietrich-Buchecker, C., Sauvage, J. P., 10.1002/1521-3765(20020315)8:6<1456::AID-CHEM1456>3.0.CO;2-H, . Chem. Eur. J. 8 (2002), 1456–1466. (2002) DOI10.1002/1521-3765(20020315)8:6<1456::AID-CHEM1456>3.0.CO;2-H
  18. Kay, E. R., Leigh, D. A., Zerbetto, F., 10.1002/anie.200504313, Angew. Chem. Int. Ed. 46 (2007), 72–191. (2007) DOI10.1002/anie.200504313
  19. Ko, W. H., Trends and frontiers of MEMS, . Sens. Actuators A Phys. 136 (2007), 62–67. (2007) 
  20. Koumura, N., Geertsema, E. M., Meetsma, A., Feringa, B. L., 10.1021/ja002755b, . J. Amer. Chem. Soc. 122 (2000), 12005–12006. (2000) DOI10.1021/ja002755b
  21. Kudernac, T., Ruangsupapichat, N., Parschau, M., Macia, B., Katsonis, N., Harutyunyan, S. R., Ernst, K. H., Feringa, B. L., 10.1038/nature10587, . Nature 479 (2011), 208–211. (2011) DOI10.1038/nature10587
  22. Lánský, Z., Kráčející proteiny v nitru živých buněk, . Pokroky Mat. Fyz. Astronom. 61 (2016) 273–284. (2016) 
  23. Liu, Y., Flood, A. H., Bonvallett, P. A., Vignon, S. A., Northrop, B. H., Tseng, H. R., Jeppesen, J. O., Huang, T. J., Brough, B., Baller, M., Magonov, S., Solares, S. D., Goddard, W. A., Ho, C. M., Stoddart, J. F., 10.1021/ja051088p, . J. Amer. Chem. Soc. 127 (2005), 9745–9759. (2005) DOI10.1021/ja051088p
  24. Pengwang, E., Rabenorosoa, K., Rakotondrabe, M., Andreff, N., 10.3390/mi7020024, . Micromachines 7 (2016), paper No. 24, DOI: 10.3390/mi7020024. (2016) DOI10.3390/mi7020024
  25. Pollard, M. M., Klok, M., Pijper, D., Feringa, B. L., 10.1002/adfm.200601025, . Adv. Funct. Mater. 17 (2007), 718–729. (2007) DOI10.1002/adfm.200601025
  26. Pollard, M. M., Ter Wiel, M. K. J., Van Delden, R. A., Vicario, J., Koumura, N., Van Den Brom, C. R., Meetsma, A., Feringa, B. L., 10.1002/chem.200800814, . Chem. Eur. J. 14 (2008), 11610–11622. (2008) DOI10.1002/chem.200800814
  27. Ramström, O., Molecular machines. Scientific Background on the Nobel Prize in Chemistry 2016, . The Royal Swedish Academy of Sciences, Stockholm, 2016, https://www.nobelprize.org/nobel_prizes/chemistry/laureates/2016/. (2016) 
  28. Vachon, J., Carroll, G. T., Pollard, M. M., Mes, E. M., Brouwer, A. M., Feringa, B. L., 10.1039/C3PP50208B, . Photochem. Photobiol. Sci. 13 (2014), 241–246. (2014) DOI10.1039/C3PP50208B
  29. Van Dongen, S. F. M., Cantekin, S., Elemans, J., Rowan, A. E., Nolte, R. J. M., 10.1039/C3CS60178A, . Chem. Soc. Rev. 43 (2014), 99–122. (2014) DOI10.1039/C3CS60178A
  30. Wang, J. B., Feringa, B. L., 10.1126/science.1199844, . Science 331 (2011), 1429–1432. (2011) DOI10.1126/science.1199844
  31. Xue, M., Yang, Y., Chi, X. D., Yan, X. Z., Huang, F. H., 10.1021/cr5005869, . Chem. Rev. 115 (2015), 7398–7501. (2015) DOI10.1021/cr5005869

NotesEmbed ?

top

You must be logged in to post comments.

To embed these notes on your page include the following JavaScript code on your page where you want the notes to appear.

Only the controls for the widget will be shown in your chosen language. Notes will be shown in their authored language.

Tells the widget how many notes to show per page. You can cycle through additional notes using the next and previous controls.

    
                

                
Note: Best practice suggests putting the JavaScript code just before the closing </body> tag.