分子机器

目录

  1. 1 什么是分子机器
  2. 2 类型
  3. 人工
  4. 分子电动机
  1. 分子螺旋桨
  2. 分子开关
  3. 分子穿梭
  4. 纳米汽车
  1. 分子平衡
  2. 分子镊子
  3. 分子传感器
  4. 分子逻辑门
  1. 分子组装剂
  2. 分子铰链
  3. 3 研究

什么是分子机器

是产生响应于特定刺激(输入)准的机械运动(输出)的分子组分。在生物学中,大分子机器经常执行生命必不可少的任务,例如DNA复制和ATP合成。该表达通常更普遍地应用于简单地模仿宏观水平上发生的功能的分子。该术语在纳米技术中也很常见,在纳米技术中,已经提出了许多旨在构建分子组装器的高度复杂的分子机器。

在过去的几十年中,化学家和物理学家都以不同程度的成功尝试使宏观世界中的机器小型化。分子机器研究目前处于最前沿,Jean-Pierre Sauvage,J。Fraser Stoddart爵士和Bernard L. Feringa荣获了2016年诺贝尔化学奖,用于分子机器的设计和合成。



类型

分子机器可以分为两大类:人工的和生物的。通常,人造分子机器(AMMS)指的是人工设计和合成的生物而分子机器可以通常在自然界中发现,并已经演变成后其形式分子自然发生在地球上。

人工

化学家已经合成了各种各样的人工分子机器(AMM),与生物分子机器相比,它们相当简单且体积很小。xxx个AMM是分子梭,由J. Fraser Stoddart爵士合成。甲分子梭是一个轮烷分子,其中一个环被机械地互锁到车轴与两个大体积瓶塞。环可以在具有各种刺激(例如光、pH、溶剂和离子)的两个结合位点之间移动。作为1991年JACS的作者论文指出:“只要能够控制轮烷中一种分子组分相对于另一种分子的运动,就会出现构建分子机器的技术。” 机械联锁的分子体系结构带动了AMM设计和合成,它们提供定向的分子运动。如今,各种各样的AMM如下所列。

分子电动机

分子马达是能够围绕单键或双键旋转运动的分子。单键旋转电动机通常以化学反应为燃料,而双键旋转电动机通常以光为燃料。电机的转速也可以通过仔细的分子设计来调整。碳纳米管纳米马达也已生产。

分子螺旋桨

甲分子螺旋桨是在旋转时,可以推动流体,由于其被设计以类似于宏观螺旋桨其特殊形状的分子。它具有围绕纳米级轴的圆周以一定螺距角连接的多个分子级叶片。

分子开关

甲分子开关是可以两个或更多个稳定状态之间发生可逆转移的分子。响应于pH、光、温度、电流、微环境或配体的存在,分子可在状态之间移动。

分子穿梭

甲分子梭是这样的分子能够穿梭分子或离子从一个位置到另一个位置的。常见的分子穿梭分子由轮烷组成,大环可以沿着哑铃骨架在两个位点或位置之间移动。

纳米汽车

纳米汽车是类似于宏观汽车的单分子汽车,对于理解如何控制表面上的分子扩散非常重要。詹姆斯·M·图尔(James M. Tour)在2005年合成了xxx批纳米汽车。它们具有H形底盘和四个分子轮(富勒烯),这些分子轮附着在四个角上。在2011年,本·费林加(Ben Feringa)和他的同事们合成了xxx台电动纳米汽车,该汽车的分子电动机作为底盘连接在底盘上。作者通过提供扫描隧道显微镜尖端的能量,能够证明纳米汽车在铜表面的定向运动。后来在2017年,世界上xxx次纳米汽车竞赛发生在图卢兹。

分子机器

分子平衡

分子平衡是一种分子,可以响应多种分子内和分子间驱动力的动力学,例如氢键、疏溶剂 /疏水作用,而在两个或多个构象或构型状态之间相互转换, π相互作用和空间和分散的相互作用。分子平衡可以是小分子或大分子,例如蛋白质。例如,合作折叠的蛋白质已被用作分子平衡来测量相互作用能和构象倾向。

分子镊子

分子镊子是能够在其两个臂之间固定物品的宿主分子。分子镊子的开腔使用非共价键结合物品,包括氢键、金属配位、疏水力、范德华力,π相互作用或静电效应。据报道,分子镊子的例子是由DNA构建的,被认为是DNA机器。

分子传感器

甲分子传感器是与分析物相互作用以产生可检测的变化的分子。分子传感器将分子识别与某种形式的报告分子结合在一起,因此可以观察到该项目的存在。

分子逻辑门

甲分子逻辑门是这样的分子,其对一个或多个逻辑输入的逻辑操作,并产生一个单一的逻辑输出。与分子传感器不同,分子逻辑门仅在存在输入的特定组合时才输出。

分子组装剂

甲分子汇编是能够引导分子机化学反应通过定位活性分子与精度。

分子铰链

分子铰链是可以以可逆方式选择性地从一种构型切换到另一种构型的分子。这种构型必须具有可区分的几何形状,例如V形分子的顺式或反式异构体。偶氮化合物在接收UV-Vis光后会执行顺反异构。

研究

构建更复杂的分子机器是理论和实验研究的活跃领域。已经设计了许多分子,例如分子推进器,尽管缺乏构建这些分子的方法抑制了对这些分子的实验研究。在这种情况下,理论模型对于理解轮烷的自组装/分解过程非常有用,这对于光动力分子机器的构建很重要。这种分子水平的知识可能会促进实现更复杂,多功能和有效的分子机器,以实现包括分子组装器在内的纳米技术领域。

尽管目前尚不可行,但分子机器的某些潜在应用是分子水平的运输,纳米结构和化学系统的操纵,高密度固态信息处理和分子修复。在实际使用分子机器之前,需要克服许多基本挑战,例如自主运行、机器复杂性、机器合成的稳定性和工作条件。

在2018年,由日本大阪大学的研究人员领导的国际研究人员团队创建了一种分子机器,其中使用了机械棘轮的元件。该机器的主要优势是它仅提供一个方向的移动。此外,分子机的结构的一些特征提供的最佳平衡,所产生的运动和化学反应性,使它的分子,即本身是一个问题之间。


分子机器

相关推荐

布朗电机

目录 1 什么是布朗电机什么是布朗电机布朗电机是纳米级或分子装置,通过它们可以控制热激活过程(化学反应),并用于在空间中产生定向运动并进行机械或电气工作。这些微型发动机的工作环境是粘度占主导地位的惯性,而热噪声使在特定方向上的运动与在飓风中行走一样困难:将这些电动机沿所需方向推动的力与由发动机施加的随机力相比是很小的。由于此类电动机非常依赖于随机热噪声,因此... (继续浏览)

分子马达

目录 1 什么是分子马达 2 例子 3 理论上的考虑 4 实验观察 5 非生物的什么是分子马达分子马达是自然的(生物的)或人造的分子机器,它们是生物体内运动的基本要素。一般而言,电动机是一种以一种形式消耗能量并将其转换为运动或机械功的设备。例如,许多蛋白质为基础的分子马达线束的化学自由能由释放的水解的ATP,以执行机械功。就能量效率而言,这种类型的电动机可以... (继续浏览)

植物细胞

目录 1 什么是植物细胞 2 植物细胞的特征 3 植物细胞和组织的类型 ▪ 薄壁组织 ▪ 结肠炎 ▪ 巩膜瘤 ▪ 木质部 ▪ 韧皮部 ▪ 表皮什么是植物细胞植物细胞是存在于绿色植物中的真核细胞,绿色植物是植物界的光合作用真核生物。它们的显着特征包括含有纤维素,半纤维素和果胶的原代细胞壁,具有执行光合作用和储存淀粉能力的质体的存在,调节膨大压力的大液泡,除了配... (继续浏览)

胞质分裂

目录 1 什么是胞质分裂 2 动物细胞 ▪ 后期主轴重组 ▪ 分割平面规格 ▪ 肌动蛋白-肌球蛋白环的组装和收缩 ▪ 脱落 ▪ 定时胞质分裂 3 植物细胞 ▪ 动物细胞什么是胞质分裂胞质分裂是部分细胞分裂 过程,在此期间细胞质单一的真核细胞分裂成两个子细胞。期间或中晚期后细胞质分裂开始核分裂在有丝分裂和减数分裂。在胞质分裂过程中,纺锤体设备将复制的染色单体分... (继续浏览)

细胞皮层

目录 1 什么是细胞皮层 2 细胞皮层功能什么是细胞皮层细胞皮质,也被称为肌动蛋白皮质或肌动球蛋白皮质,是一个专门的层胞质 蛋白上的内表面细胞膜。它起着膜行为和细胞表面特性的调节剂的作用。在大多数缺乏细胞壁的真核细胞中,皮质是富含肌动蛋白的网络,由F-肌动蛋白丝,肌球蛋白运动蛋白和肌动蛋白结合蛋白组成。放线菌素皮层附着在细胞膜上通过称为ERM蛋白的膜锚定蛋白... (继续浏览)

运动蛋白

目录 1 什么是运动蛋白 2 蜂窝函数 3 与运动蛋白缺陷有关的疾病 4 细胞骨架运动蛋白 ▪ 肌动蛋白马达 ▪ 肌球蛋白什么是运动蛋白运动蛋白是一类分子马达,可以沿着动物细胞的细胞质移动。他们将化学能转化为机械功被水解的ATP。然而,鞭毛旋转由质子泵驱动。 蜂窝函数运动蛋白最突出的例子是肌肉蛋白肌球蛋白,它“驱动”动物的肌纤维收缩。动力蛋白是最... (继续浏览)

肌球蛋白

目录 1 什么是肌球蛋白 2 结构和功能 ▪ 域 ▪ 动力冲程 3 命名、进化和家谱 4 副肌球蛋白什么是肌球蛋白肌球蛋白是一个超级家族的马达蛋白为他们的角色中最知名的肌肉收缩,并在宽范围的其他的运动在过程真核生物。它们是ATP依赖性的,负责基于肌动蛋白的运动。该术语最初用于描述在横纹肌组织和细纹肌细胞中发现的一组类似的ATPase。平滑肌组织。在Polla... (继续浏览)

小清新

目录 1 小清新小清新 (青春与活力的代名词)“小清新”最初指的是一种以清新唯美、随意创作风格见长的音乐类型,也就是人们常说的Indie Pop,即独立流行,之后逐渐扩散到文学、电影、摄影等各种文化、艺术领域。偏爱清新、唯美的文艺作品,生活方式深受清新风格影响的一批年轻人,也叫“小清新”。无论是作为一种理想的生活方式,还是个人憧憬的美好意境,小清新... (继续浏览)

发条机构

目录 1 什么是发条机构 ▪ 概述 2 例子什么是发条机构发条机构是指称为时钟的机械的内部工作原理(在这里也称为机芯),或者是使用一系列复杂齿轮的其他类似机构的内部工作原理。 发条机构通常由发条电动机供电,发条电动机由发条,金属带的螺旋扭力弹簧组成。手动上紧发条,转动棘轮上的钥匙,使发条变紧,从而将能量手动存储在发条中。然后发条的力转动发条齿轮,直... (继续浏览)

双螺杆型增压器

目录 1 双螺杆型增压器 2 比较优势双螺杆型增压器双螺杆型增压器是一种正排量型装置,通过将空气推动通过类似于一组蜗轮的一对啮合的紧公差螺钉来工作。双螺杆增压器在其发明者Alf Lysholm之后也被称为Lysholm增压器(或压缩机)。 每个转子径向对称,但横向不对称。相比之下,传统的“罗茨”型鼓风机具有相同的转子(带直转子)或镜像转子(带螺旋转子)... (继续浏览)

螺杆式压缩机

目录 1 螺杆式压缩机 2 工作 3 大小 ▪ 锥形螺杆压缩机 4 控制方案 ▪ 开始/停止 ▪ 加载/卸载 ▪ 调制 ▪ 可变排量 ▪ 变速螺杆式压缩机螺杆式压缩机是一种类型的气体压缩机,例如空气压缩机,其使用旋转式正位移机构。它们通常用于代替需要大量高压空气的活塞式压缩机,以用于大型工业应用或操作大功率气动工具,例如手提钻和冲击扳手。对于较小的转子尺寸,... (继续浏览)

自由活塞发动机

目录 1 自由活塞发动机 2 xxx代 ▪ 空气压缩机 ▪ 气体发生器 3 现代应用 ▪ 液压 ▪ 发电机 4 功能 ▪ 优势 ▪ 挑战 5 相对的活塞发动机 6 最新动态自由活塞发动机自由活塞发动机是直链,“无曲柄式” 内燃机,其中所述活塞运动不是由一个控制曲轴,而是由力从相互作用决定燃烧室的气体,一回弹装置(例如,在一个活塞封闭气缸)和负载装置(例如气体... (继续浏览)

压缩空气干燥机

目录 1 压缩空气干燥机 2 冷冻干燥机 ▪ 基于氟利昂的制冷压缩空气干燥机压缩空气干燥机是特殊类型的过滤器系统,专门设计用于去除压缩空气中固有的水。压缩空气的过程会升高温度,并浓缩主要是水蒸气的大气污染物。因此,压缩空气通常处于高温和100%相对湿度下。随着压缩空气的冷却,水蒸气凝结到压缩机下游的水箱、管道、软管和工具中。从压缩空气中除去水蒸气,以防止冷凝... (继续浏览)

发条玩具

目录 1 什么是发条玩具什么是发条玩具发条玩具是一种自动机玩具,动力由发条马达提供。 自上古以来就已经描述了为艺术,娱乐和模拟而建造的自动机,例如在希腊英雄时期的亚历山大英雄设计钟表鸟的情况下。达芬奇经常与构建机械记狮子,他呈现给国王弗朗索瓦我在里昂在1515虽然没有该设备的原始设计的记录仍然存在,这片的娱乐被容纳在酒庄杜克洛斯卢斯。 关于雷吉蒙塔努... (继续浏览)

直播鼻祖”韩啸:今起开放招募“唱着歌做丰胸”的技术体验官_百科头条

近日,“直播鼻祖”韩啸宣布:“我要做一场‘棉花糖’丰胸的技术体验官招募活动。”届时,求美体验者接受手术的全过程将对观众进行全程直播,让更多的人通过屏幕,更深入地近距离地了解局麻“棉花糖”丰胸的独特之处。据了解,济南韩氏整形外科医院举办的这场“99元局麻做棉花糖丰胸”活动,于4月25日—5月31日期间举办,由技术发明人——济南韩氏整形外科医院院长韩啸... (继续浏览)

便携式六合一气体检测仪价格贵吗?具体多少钱?_百科头条

目前,市面上越来越多企业选购了逸云天的便携式六合一气体检测仪MS600 。MS600便携式六合一气体检测仪用于需要移动式快速精确检测现场多种气体的浓度和温湿度测量值并超标报警的场合。MS600便携式六合一气体检测仪采用2.5寸高清彩屏实时显示浓度,选用当前行业内xxx品牌的电化学或红外、催化燃烧、热导、PID光离子原理的气体传感器、瑞士高精度电容式... (继续浏览)

可燃气体报警器的检定有什么风险_百科头条

大多数工业生产行业如石油、化工在生产过程中会涉及到易燃易爆、有毒有害气体,近年来这类气体的种类和数量有了大幅度提升,可燃、有毒有害气体泄露会发生在多个环节,如生产、运输和使用的过程中,这些气体一旦泄露就会导致严重的安全事故发生。所以,为了更高效准确探测到空气中的可燃、有毒有害气体含量,并可以及时预警气体的泄露,保证生产和人身安全,我们需要配备相应的... (继续浏览)

浅谈四合一气体检测仪范围可检测什么_百科头条

在当今,环境监测是环境管理的基础和技术支持,随着我国环境保护工作的发展,我国环境监测技术也取得了较大的进步,环境监测仪器生产形成了一定的规模。四合一气体检测仪是一种可以灵活配置的单种气体或多种气体检测仪,它可以配备氧气传感器、可燃气传感器和任选两种有毒气体传感器或任选四种有毒气体传感器或任选单种气体传感器。我们知道常规的四合一气体检测仪是可检测氧气... (继续浏览)