Машин гэхээр танд юу төсөөлөгддөг вэ? Хүнийг нэг газраас нөгөөд хүргэдэг автомашин уу, эсвэл үйлдвэрт ажилладаг олон товчлууртай тоног төхөөрөмж үү? Бид ихэвчлэн нүдэнд харагдах, гараар барьж болох зүйлсийг боддог. Гэтэл эсийн дотор ч ачаа зөөж, хөдөлгөөн үүсгэдэг маш жижиг системүүд бий. Тэдгээрийг молекулын машин гэж нэрлэдэг.
Байгальд байдаг молекулын машинууд
Доорх дүрслэлд кинезин хэмээх мотор уураг эсийн бичил гуурсан хоолойн дагуу алхаж буй мэт хөдөлж байна. Кинезин эс доторх ачааг хэрэгтэй газарт нь хүргэдэг бөгөөд байгальд байдаг молекулын машины нэг жишээ юм. Нүдэнд үл үзэгдэх энэ хөдөлгөөн эсийн өдөр тутмын үйл ажиллагааны нэг хэсэг болдог.
Кинезин уураг бичил гуурсан хоолойн дагуу хөдөлж буй дүрслэл.
Молекулын машин гэдэг нь энерги авах үед бүрэлдэхүүн хэсгүүд нь харилцан хөдөлж, тодорхой үйлдэл гүйцэтгэдэг молекулын систем юм.
Хүний бүтээсэн хамгийн жижиг машинууд
Байгальд байдаг ийм хөдөлгөөнийг хүн молекулын түвшинд загварчилж чадах уу? 2016 оны химийн Нобелийн шагналыг молекулын машин зохион бүтээж, нийлэгжүүлсэн Жан-Пьер Соваж, Фрейзер Стоддарт, Бернард Феринга нар хүртсэн. Тэдний судалгаа жижиг хэсгүүдийг зүгээр холбохоос цааш явж, хөдөлгөөнийг нь удирдах боломжийг харуулсан.
2016 оны химийн Нобелийн шагналтнууд: Жан-Пьер Соваж, Фрейзер Стоддарт, Бернард Феринга.
1. Жан-Пьер Соваж: молекулын гинж
Соваж 1983 онд хоёр цагариг хэлбэрийн молекулыг гинжний холбоос шиг сүлжилдүүлсэн катенан бүтээжээ. Цагаригууд хоорондоо холбогдсон хэвээр атлаа бие биеийнхээ хувьд хөдөлж чадна. Энэ нь хөдөлгөөнт хэсгүүдтэй молекулын машин бүтээх чухал алхам байв.
2. Фрейзер Стоддарт: молекулын цахилгаан шат
Стоддартын ротаксанд цагариг хэлбэрийн молекул нарийн тэнхлэгийн дагуу шилждэг. Энэ зарчимд тулгуурлан молекулын цахилгаан шат, булчинтай төстэй бүтэц болон молекулд суурилсан компьютерын чип бүтээсэн байна. Машины хөдөлгөөн молекулын түвшинд ч удирдагдаж болохыг эдгээр ажил харуулжээ.
3. Бернард Феринга: молекулын мотор
Феринга 1999 онд нэг чиглэлд эргэдэг хиймэл молекулын мотор бүтээсэн. Энэ нь байгальд байдаг мотор уургуудыг анх нээсэн гэсэн үг биш, харин хүний зохион бүтээсэн молекулын эргэлтийг удирдсан амжилт юм. Ийм моторуудыг ашиглан нано хэмжээний машин бүтээх боломжийг мөн харуулжээ.
2016 оны Нобелийн хорооны тайлбарт энэ салбарын хөгжлийг 1830-аад оны цахилгаан хөдөлгүүртэй зүйрлэсэн байдаг. Энэ нь тухайн үеийн үнэлгээ бөгөөд өнөөгийн хөгжлийн түвшнийг хэмжсэн дүгнэлт биш.
Молекулын машинуудын тухай дараах видеоноос дэлгэрүүлэн үзээрэй.
Молекулын машинуудын тухай видео ↗
Байгалиас санаа авах нь
Ийм жижиг машин юунд хэрэг болох вэ? Эсэд бодис хүргэх тухай төсөөлөл нь сонирхолтой ч үүнийг батлагдсан эмчилгээ гэж ойлгож болохгүй. Молекулын хөдөлгөөнийг удирдах нь шинэ материал, мэдрэгч, энерги хадгалах систем бүтээх судалгаанд боломж нээж өгдөг.
Байгалийг танин мэдээд зогсохгүй, түүний ажиллах зарчмаас санаа авч шинэ зүйл бүтээх нь шинжлэх ухаан, инженерчлэлийн нэг сонирхолтой тал юм. Доорх видеонд кинезин эсийн ачааг хэрхэн зөөж байгааг компьютероор загварчилсныг үзэж болно.
Кинезин ачаа зөөх нь: компьютерын загварчлал ↗