Gå direkt till innehåll
Forskare vid Linköpings universitet har har tagit fram en designprincip för hur man kan överföra rotationsrörelsen till en annan del av ett molekylärt system och ha fullständig kontroll över rotationens riktning. Foto: Thor Balkhed/LiU
Forskare vid Linköpings universitet har har tagit fram en designprincip för hur man kan överföra rotationsrörelsen till en annan del av ett molekylärt system och ha fullständig kontroll över rotationens riktning. Foto: Thor Balkhed/LiU

Pressmeddelande -

Så kan en molekylär motor växlas

Forskare har länge strävat efter att utveckla artificiella molekylära motorer som kan omvandla energi till riktad rörelse. Nu presenterar forskare vid Linköpings universitet en lösning på ett svårknäckt problem: hur rörelsen på ett kontrollerat sätt kan överföras från en plats till en annan med en ”molekylär växel”. Molekylära motorer har potential att användas för exempelvis energilagring och inom medicin.

– Artificiella molekylära motorer är molekyler som tar upp ljus från en extern källa, exempelvis solljus, och omvandlar energin i ljuset till rörelseenergi, säger Bo Durbeej, professor vid Linköpings universitet, som har lett studien som publicerats i tidskriften Chemistry – A European Journal.

”Molekylära motorer” kan låta som science fiction, men i kroppen finns många biologiska molekylära motorer som driver muskler och transporterar ämnen inne i celler. Forskare inom kemi och nanoteknik har länge haft som mål att utveckla artificiella molekylära motorer, som kan bli användbara inom flera områden i framtiden. Några möjliga tillämpningar är att använda dem till att leverera läkemedel till rätt plats i kroppen eller för att lagra solenergi.

Men att bara ha en motor räcker inte. En bil som bara bestod av en motor men saknade hjul skulle inte komma långt. Kraften från motorn måste flyttas – i bilens fall till hjulen – och det görs via en växellåda. På samma sätt är nästa steg inom forskningsfältet att konstruera molekylära växlar som kan överföra rörelseenergin från en del av en molekyl till en annan del. Framtida tillämpningar är beroende av att rörelsen kan användas någon annanstans än där den skapas.

– Många forskare har länge försökt att konstruera molekylära växlar. Vi har tagit fram en designprincip för hur man kan överföra rotationsrörelsen till en annan del av ett molekylärt system och ha fullständig kontroll över rotationens riktning. Tidigare designer har inte kunnat kontrollera rotationsrörelsen, säger Bo Durbeej.

En stor utmaning med att utveckla en molekylär fotoväxel är att den del som man vill få att rotera, ”propellern”, sitter ihop med resten av molekylen med en enkelbindning. Enkelbindningar roterar väldigt lätt, vilket gör det svårt att kontrollera rotationens riktning. Men det problemet har LiU-forskarna alltså lyckats lösa genom att hitta en bra kombination av flera samverkande faktorer, bland annat avståndet mellan propellern och den del av molekylen som utgör själva ”motorn”.

Att forskarnas design fungerar har de bekräftat med beräkningar och avancerade datorsimuleringar, som gjorts på superdatorer vid Nationellt superdatorcentrum i Linköping tillhandahållna av Swedish National Infrastructure for Computing, SNIC, och National Academic Infrastructure for Supercomputing in Sweden, NAISS.

– Nu har vi visat att vår designprincip fungerar. Nästa steg är att ta fram molekylära fotoväxlar som är så enkla som möjligt att syntetisera, säger Bo Durbeej.

Studien har genomförts med stöd av bland annat Vetenskapsrådet, Olle Engkvists stiftelse och Carl Tryggers stiftelse för vetenskaplig forskning.

Artikeln: A Proof-of-Principle Design for Through-Space Transmission of Unidirectional Rotary Motion by Molecular Photogears, Enrique Arpa, Sven Stafström och Bo Durbeej, (2023), Chemistry – A European Journal, publicerad online den 31 oktober 2023, doi: 10.1002/chem.202303191

För mer information, kontakta gärna:

Bo Durbeej, professor, bo.durbeej@liu.se, 013-28 24 97 / 070 085 05 56

Relaterade länkar

Ämnen

Kategorier


I nyhetsbrevet "Forskning och samhälle - nyheter från Linköpings universitet" får du ta del av det senaste inom forskning och samverkan vid Linköpings universitet. Vi berättar om nya upptäckter, hur forskning kommer till nytta och hur samverkan bidrar till att kunskap sprids. Prenumerera här!

Kontakter

Anders Törneholm

Anders Törneholm

Presskontakt Forskningskommunikatör Teknik och naturvetenskap 013-28 68 39
Karin Söderlund Leifler

Karin Söderlund Leifler

Presskontakt Forskningskommunikatör Medicin och naturvetenskap 013-28 13 95
Jonas Roslund

Jonas Roslund

Presskontakt Forskningskommunikatör Samhällsv., humaniora och utbildningsv. 013 28 28 00
Anna-Karin Thorstensson

Anna-Karin Thorstensson

Presskontakt Enhetschef Universitetsledningen och allmänna mediaförfrågningar 013-281302
Media Content Panel
Bo-Durbeej-2024-LiU-2
Bo-Durbeej-2024-LiU-2
Licens:
Medieanvändning
Filformat:
.jpg
Upphovsrätt:
Linköpings universitet
Storlek:
6048 x 4024, 16 MB
Ladda ner
Media Content Panel
Bo-Durbeej-2024-LiU
Bo-Durbeej-2024-LiU
Licens:
Medieanvändning
Filformat:
.jpg
Upphovsrätt:
Linköpings universitet
Storlek:
6048 x 4024, 24,5 MB
Ladda ner

Relaterat innehåll

Bo Durbeejs forskning inom teoretisk kemi bedrivs på superdatorer vid Nationellt superdatorcentrum i Linköping.

Forskarnas molekyl lagrar solenergi

Forskare vid Linköpings universitet har utvecklat en molekyl som absorberar energi från solljus och lagrar energin i de kemiska bindningarna i molekylen. Tanken är att molekylen på sikt ska kunna användas till att effektivt fånga in och lagra solenergi för senare bruk. Den aktuella studien har publicerats i Journal of the American Chemical Society, JACS.

Ljus gör stabila molekyler reaktiva

Ljus gör stabila molekyler reaktiva

Forskare vid Linköpings universitet har, med hjälp av datorsimuleringar, upptäckt att stabila aromatiska molekyler kan bli reaktiva när de absorberar ljus. Resultaten, som är publicerade i Journal of Organic Chemistry, kan på sikt få tillämpningar inom bland annat solenergilagring, farmakologi och molekylära maskiner.

Välkommen till Linköpings universitet (LiU)!

Linköpings universitet tänker fritt och gör nytt med kraften från 45 000 LiU-studenter och medarbetare.

Vi har nära samarbete med näringsliv och samhälle och våra innovativa utbildningar gör studenterna eftertraktade på arbetsmarknaden och redo för en föränderlig värld. På LiU får du bidra till något större, i en miljö där modig och gränsöverskridande forskning ständigt kommer till nytta. Nya material, AI, visualisering, hållbar samhällsomvandling och livsvetenskaperna är några områden där LiU formar framtiden.

Sedan starten 1975 har LiU vuxit till ett internationellt högt rankat universitet. Men det viktigaste är det vi lovat oss själva – att fortsätta sträva efter förnyelse och aldrig slå oss till ro.

Linköpings universitet (LiU)

581 83 Linköping