Publikacja w Science Advances (2025)

22 02 2025

Motory molekularne napędzane światłem widzialnym.

Naukowcy od lat pracują nad stworzeniem syntetycznych maszyn molekularnych – cząsteczek, które, podobnie jak ich biologiczne odpowiedniki, wykonują określony ruch pod wpływem bodźca zewnętrznego. Teraz badacze dokonali przełomu: zsyntezowali motory molekularne napędzane światłem widzialnym, które działają wydajniej niż kiedykolwiek wcześniej!

Mikroskopijne maszyny przyszłości

Motory molekularne oparte na szkielecie zatłoczonego sterycznie alkenu to wyjątkowe cząsteczki, które pod wpływem światła przechodzą przez określony cykl izomeryzacji fotochemicznych i termicznych które składają się na jednokierunkowy obrót jednej części cząsteczki względem drugiej. Do tej pory większość takich związków działała pod wpływem promieniowania UV, co było problematyczne – promieniowanie UV jest szkodliwe dla organizmów żywych, powoduje uszkodzenia cząsteczek i tym samym ogranicza ich praktyczne zastosowania.

Naukowcy z Wydziału Chemii Uniwersytetu Warszawskiego (dr Wojciech Danowski i dr Joanna Jankowska) we współpracy z badaczami z Uniwersytetu w Groningen (RUG), Uniwersytetu w Amsterdamie (UvA) oraz Uniwersytetu w Uppsali znaleźli proste rozwiązanie pozwalające na zmianę źródła energii motorów molekularnych na światło widzialne. Sekret tkwi w dodaniu do cząsteczki grupy formylowej. Ten niepozorny fragment znacząco poprawia działanie motoru poprzez zwiększenie wydajności kwantowej reakcji fotochemicznej oraz stabilności fotochemicznej cząsteczki. Dzieje się tak dzięki przesunięciu widma absorpcji w kierunku widzialnej części spektrum. Badacze wykazali, że ich metoda działa na różnych typach silników molekularnych, co podkreśla jej uniwersalność. Umożliwia to regulację prędkości obrotu motoru i dostosowanie jego działania do konkretnych zastosowań, otwierając drogę do praktycznego wykorzystania tej technologii.

Co dalej?

Molekularne silniki znajdują się na początku swojej drogi, ale już teraz widać ogromny potencjał ich zastosowań. Mogą stać się kluczowymi elementami inteligentnych materiałów, precyzyjnych nanorobotów do dostarczania leków, a nawet mikroskopijnych maszyn wykonujących operacje wewnątrz organizmu. Dzięki temu odkryciu jesteśmy o krok bliżej do świata, w którym syntetyczne maszyny molekularne będą napędzać rewolucję w medycynie, elektronice i nanotechnologii.

General strategy for boosting the performance of speed-tunable rotary molecular motors with visible light
J. Sheng, C.L.F. van Beek, C.N. Stindt, W. Danowski*, J. Jankowska, S. Crespi, D.R.S. Pooler, M.F. Hilbers, W.J. Buma, B.L. Feringa*
Sci. Adv., 2025, 11, eadr9326, DOI: 10.1126/sciadv.adr9326

https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adr9326