Ученые собрали из ДНК первый электрический наномотор
Крошечный мотор был сделан с использованием техники ДНК-оригами. Как и одноименное бумажное ремесло, этот метод включает в себя замысловатое складывание нитей ДНК в трехмерные формы, с прошлыми примерами, включая вирусные ловушки, системы доставки лекарств, уклоняющиеся от иммунитета, и даже микроскопические копии Ван Гога. Эти структуры создаются путем тщательного отбора последовательностей ДНК, которые будут складываться и соединяться друг с другом определенным образом, поэтому исследователи могут добавлять в раствор определенные нити и позволять объектам ДНК собираться самостоятельно.
Для нового исследования команда использовала этот процесс, чтобы впервые создать молекулярный двигатель из ДНК. Двигатель состоит из плеча ротора длиной до 500 нанометров, которое установлено на основании высотой около 40 нм, прикрепленном к стеклянной пластине. Вокруг кончика основания, чуть ниже ротора, находится платформа с несколькими встроенными в ее поверхность храповыми препятствиями, которые контролируют направление вращения ротора.
Для включения наномотора с двух электродов подается переменное напряжение, которое заставляет ротор вращаться. Команда может контролировать скорость и направление этого вращения, изменяя направление электрического поля и регулируя частоту и амплитуду приложенного напряжения.
Хотя это первый наномотор, сделанный из ДНК, в прошлом были построены и другие подобные конструкции. Простые могут быть просто золотыми наностержнями, которые вращаются в ответ на ультразвук, в то время как другие состоят всего из 16 атомов. Эти предыдущие конструкции могли использоваться для приведения в движение крошечных роботов, но команда говорит, что новый ДНК-наномотор можно использовать для работы в химии.
«Если мы продолжим разработку двигателя, мы, возможно, сможем использовать его в будущем для запуска определяемых пользователем химических реакций», — сказал Хендрик Дитц, ведущий автор исследования. «Тогда, например, такими моторами можно было бы плотно покрывать поверхности. Затем вы добавляли исходные материалы, прикладывали небольшое переменное напряжение, и двигатели производили желаемое химическое соединение».