Как себя ведут "умные" молекулы

Умственные способности свойственны не только людям и животным. Ученые говорят также об "умных" молекулах, непосредственно реагирующих на внешние раздражители, изменяя свою форму. Биофизики исследовательского объединения университетов Мюнхена Nanosystems Initiative Munich (NIM) впервые продемонстрировали этот процесс на единичной молекуле.

В будущем "умные" молекулы могут работать как нанопереключатели, реагируя на смены состояний, такие как холодно-горячо, светло-темно, изменение концентрации соли и т. п. При заданных условиях специально подобранная молекула будет менять форму, подавая четкий однозначный сигнал. Молекулы с такими свойствами можно найти в различных группах элементов, прежде всего среди белков и искусственных полимеров.

Но до того как использовать "умные" молекулы на практике, стоит изучить свойства таких соединений. Сотрудник Мюнхенского университета Людвига-Максимилиана (входящего в NIM) д-р Михаэль Наш из группы проф. Германа Гауба впервые успешно провел реакцию, в ходе которой было видно изменение состояния молекулы. Для этого д-р Наш с коллегами поместили ими же созданный искусственный полимер на золотую поверхность с помощью сканирующего атомно-силового микроскопа. Один конец полимера был закреплен на поверхности, второй – на игле микроскопа. Когда ученые увеличили содержание соли в окружающем молекулу веществе, она стала постепенно сжиматься.

"В концентрированном растворе соли молекула сжалась, – говорит д-р Наш. – Когда концентрация уменьшилась, молекула вернулась к первоначальному размеру. В этом исследовании нам впервые удалось наблюдать оба процесса у единичной молекулы полимера".

Нанопереключатели на основе таких молекул можно будет использовать в биосенсорах, лекарственных препаратах, хроматографии и многих других областях.