Teknologi prototipe menyusut AI untuk menghadirkan fungsionalitas seperti otak dalam satu perangkat yang kuat - ScienceDaily
Popular

Motor molekuler memungkinkan kecepatan proses kimia untuk dikontrol menggunakan impuls cahaya – ScienceDaily


Visi miniaturisasi masa depan telah menghasilkan serangkaian motor molekuler sintetik yang digerakkan oleh berbagai sumber energi dan dapat melakukan berbagai gerakan. Sebuah kelompok penelitian di Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) kini berhasil mengontrol reaksi katalisis menggunakan motor yang dikendalikan cahaya. Ini membawa kita selangkah lebih dekat untuk mewujudkan visi pabrik nano di mana kombinasi dari berbagai mesin bekerja sama, seperti yang terjadi pada sel biologis. Hasilnya telah dipublikasikan di Jurnal American Chemical Society.

Hukum mekanika tidak selalu bisa diterapkan

Menurut definisi, motor mengubah energi menjadi jenis energi kinetik tertentu. Pada tingkat molekuler, misalnya, protein myosin dapat menghasilkan kontraksi otot dengan menggunakan energi kimia. Mesin nano semacam itu sekarang dapat diproduksi secara sintetis. Namun, molekul yang digunakan jauh lebih kecil daripada protein dan jauh lebih kompleks.

‘Hukum fisika mekanik tidak dapat diterapkan begitu saja pada tingkat molekuler,’ kata Prof.Dr.Henry Dube, Ketua Kimia Organik I di FAU. Inersia, misalnya, tidak ada pada level ini, jelasnya. Dipicu oleh gerakan Brown, partikel terus bergerak. ‘Mengaktifkan motor yang berputar tidak cukup, Anda perlu memasukkan jenis mekanisme ratchet yang mencegahnya berputar mundur,’ jelasnya.

Pada 2015 saat berada di LMU di Munich, Prof. Dube dan timnya mengembangkan motor molekuler yang sangat cepat yang digerakkan oleh cahaya tampak. Pada tahun 2018, mereka mengembangkan motor molekuler pertama yang digerakkan hanya oleh cahaya dan fungsinya terlepas dari suhu lingkungan. Setahun kemudian, mereka mengembangkan varian yang tidak hanya mampu melakukan rotasi tetapi juga melakukan gerakan angka delapan. Semua motor didasarkan pada molekul hemithioindigo, varian asimetris dari pewarna indigo alami di mana atom sulfur menggantikan atom nitrogen. Salah satu bagian molekul berputar dalam beberapa langkah ke arah yang berlawanan dengan bagian molekul lainnya. Langkah-langkah yang digerakkan oleh energi dipicu oleh cahaya tampak dan memodifikasi molekul sehingga reaksi balik terhalang.

Katalis standar sedang digunakan

Setelah datang ke FAU, Henry Dube menggunakan motor berputar yang dikembangkan pada 2015 untuk mengontrol proses kimiawi terpisah untuk pertama kalinya. Ia bergerak dalam empat langkah di sekitar ikatan rangkap karbon dari hemithioindigo. Dua dari empat langkah yang dipicu oleh reaksi foto dapat digunakan untuk mengontrol reaksi katalisis. ‘Cahaya hijau menghasilkan struktur molekul yang mengikat katalis pada hemithioindigo dan cahaya biru melepaskan katalis,’ jelas ahli kimia itu.

Katalis standar digunakan yang tidak memiliki atom logam. Menggunakan gaya elektrostatis, katalis masuk melalui ikatan hidrogen ke atom oksigen di ‘molekul motorik’. Semua katalis yang menggunakan ikatan hidrogen dapat digunakan, pada prinsipnya. ‘Keuntungan terbesar dari hemithioindigo adalah struktur bawaannya memiliki mekanisme ikatan untuk katalis,’ jelas Prof. Dube. Jika tidak, harus ditambahkan menggunakan sintesis kimia.

Rotasi motor hemithioindigo dikendalikan oleh cahaya tampak. Pada saat yang sama, sistem memungkinkan pelepasan dan pengikatan katalis yang ditargetkan yang mempercepat atau memperlambat reaksi kimia yang diinginkan. ‘Proyek ini merupakan langkah penting untuk mengintegrasikan motor molekuler dalam proses kimia secara sederhana dan dalam berbagai cara,’ kata Prof. Dube. ‘Ini akan memungkinkan kami mensintesis pengobatan kompleks pada tingkat presisi tinggi menggunakan mesin molekuler seperti jalur produksi di masa depan.’

Sumber Cerita:

Materi disediakan oleh Universitas Erlangen-Nuremberg. Catatan: Konten dapat diedit untuk gaya dan panjangnya.

Dipersembahkan Oleh : Lapak Judi

Baca Juga : Lagutogel/a>