Молекулярные машины

Что такое молекулярные машины? Молекулярные машины — отдельные молекулы или комплексы молекул, которые способны выполнять механическую работу при воздействии внешних стимулов (свет, электрическое поле, химические реакции, изменение pH, температура). Отличие от макроскопических: движение и силы действуют в наномасштабе, где доминируют тепловые флуктуации и молекулярные взаимодействия. - Рота́ры — части молекулы, которые могут вращаться относительно другой части (пример: молекулярные роторы на основе трифенилметана, основанные на фотоизомерах). - Картриджи/штоки — линейные перемещения (молекулы-шаговые двигатели, аналогичные кинезину в живых системах). - Шпиндели/шатунные механизмы — преобразуют одно движение в другое. - Нанопорты и клапаны — регулируют потоки ионных/молекулярных потоков через мембраны. - Природные молекулярные машины — белковые комплексы: АТФ-синтаза (вращающийся мотор), моторные белки (кинезин, диленин, миозин), транспортные насосы и рециркуляторы. Принципы работы - Энергетический источник: химическая энергия (гидролиз АТФ), свет, электрический потенциал, градиенты концентрации. - Дизайн кинетики: управляемые переходы между состояниями с энергетическими барьерами для получения направленного движения. - Ректфикация флуктуаций: использование асимметричных потенциалов или циклов реакций для превращения беспорядочного теплового движения в направленное. - Связь временны́х и энергетических масштабов: скорость работы и КПД зависят от барьеров, конформационных...