החזון לפיתוחו של 'מנוע מולקולרי'

מי אמר שבטבע אין מנועים? הנה, עובדה, קבוצת מדענים מן האוניברסיטאות העברית וקליפורניה, הצליחו לפתח מבנה מולקולרי דמוי מנוע, המאפשר למולקולה להסתובב סביב צירה. מנוע כזה יכול לסייע רבות במחקר

אהבת? שתף ב:


 

החזון לפיתוחו של ’מנוע מולקולרי’, הולך ומתקרב. צעד נוסף לקראת פיתוחו העתידי של מנוע כזה, אשר יסייע, לאחר שיפותח, בניסויים רפואיים וביצירת חומרים חדשים, הוצג בידי חוקרים מהאוניברסיטה העברית בירושלים ומאוניברסיטת קליפורניה בלוס אנג’לס (UCLA).

במחקר שהתפרסם במגזין המדעי היוקרתי Science (19.03.2004), מתארים החוקרים כיצד הצליחו, באמצעות העברה של זרם חשמלי או חשיפה לאור, לגרום למולקולה להסתובב על צירהּ בדומה לפעולתו של מנוע.

מסקנות המחקר יכולות להוביל להרכבה של ננו-רכיבים בגודל מולקולרי (מיליארדית המטר) שעשויים לשמש בתהליכים תעשייתיים או כירורגיים שבהם אי אפשר להשתמש בציוד גדול יותר.

האתגר: תכנון מכונות מולקולריות

החוקרים, כותבי המאמר למגזין Science, הם פרופ’ רועי בֶּר מהמכון לכימיה באוניברסיטה העברית בירושלים, יחד עם תלמידתו אסתר ליפשיץ, ופרופ’ דניאל ניוהאוזר, פרופ’ מ’ פרדריק הות’ורן, ד"ר ג’פרי א’ זינק, ג’וני מ’ סקלטון, ד"ר מיכאל ג’ באייר וכריס ליאו מאוניברסיטת קליפורניה בלוס אנג’לס.

פרופ’ בר מסביר כי מכונות זעירות כבר קיימות במערכות ביולוגיות טבעיות. לדוגמה, בקטריות מסוימות מצוידות במנוע מולקולרי זעיר-מידות המחובר ל-"משוט" ומאפשר להן תנועה במים.

"חומר הדלק" המניע את המנועים האלה הוא מולקולות עתירות אנרגיה הקיימות בתא החי ומתוכנתות לשחרר את האנרגיה האצורה בהן בעת פירוקן הכימי.

האתגר העומד בפני החוקרים הוא תכנון מכונות מולקולריות מעשה ידי אדם - שאינן מוגבלות בהכרח לתפקוד בתאים חיים - אשר ניתן יהיה לשלוט בהן ולהניע אותן באמצעות אור או חשמל. פעולה ממונעת מעין זו הושגה בעבר, אולם בצוות האוניברסיטה העברית ו-UCLA מציינים כי לראשונה הצליחו להגיע לנעילה של המולקולה. הודות לפעולת הנעילה, מאמינים החוקרים, יש אפשרות לגרום למנוע המולקולרי לבצע עבודה מכנית שעד כה לא הושגה כל עוד המנוע לא עצר וננעל במקומו. הדבר עשוי לאפשר שימוש במכונות מולקולריות דוגמת מתגים זעירים או למלא משימות מכניות אחרות.

’עדיין חזון רחוק’

"מכונות מולקולריות הן עדיין חזון רחוק", אומר פרופ’ בר, "אולם ברגע שטכנולוגיה כזו תהיה נגישה, נוכל להרכיב חומרים חדשים ולשלוט בתכונותיהם בדיוק רב. מובן שגם נוכל לשלוט בתהליכים העדינים ביותר המתרחשים בתא החי ולהביא לייעול של ניסויים רפואיים ולטיפול אולטימטיבי".

המולקולה ששימשה את החוקרים מורכבת מארבעה יסודות: בורון, פחמן, ניקל ומימן. הניקל היה המפתח לתהליך בשל יכולתו להתקשר בדרכים שונות למולקולות.

המודל שפותח מורכב משני מבנים דמויי כדור המונחים על ציר אנכי משותף. כאשר הם נחשפים לאור או לזרם חשמלי, מסתובב הכדור העליון ביחס לתחתון בזווית של °144. בתום הסיבוב ננעלת המולקולה במצבה החדש.

באמצעות מדידת הבליעה והפיזור של אור מן המולקולה ושימוש בחישובים תיאורטיים מפורטים, הצליחו החוקרים ללמוד את אופן הפעולה המדוקדק של המולקולה. עתה מנסים החוקרים למצוא דרך לקַבֵּעַ כדור אחד למשטח מוצק ואת הכדור האחר לחבר באמצעות שרשרת מולקולרית לשסתום הפותח או סוגר אזורים מסוימים על פני המשטח. חיבור של שתי מולקולות כאלו, או יותר, לאורך ציר הסיבוב המשותף שלהן יאפשר השגה של זוויות סיבוב נוספות (כפולות של °144).

אולי יעניין אותך גם

אוניברסיטה פרטית ראשונה בישראל: המל"ג הכירו בבינתחומי כאוניברסיטה

מאת: , 18/8/2021
במל"ג הכירו השבוע במרכז הבינתחומי הרצליה כאוניברסיטה. מוסד הלימוד יהפוך לאוניברסיטה הפרטית הראשונה בישראל. ומה חושבים הסטודנטים? לכתבה המלאה >>

איך ניסיון פרקטי יכול לשדרג את הסיכויים שלכם להשתלב בהייטק?

מאת: , 27/7/2021
בעידן שבו מעסיקים בהייטק מחפשים ניסיון קודם, איך בוגרים טריים יכולים לשדרג את הסיכויים להתקבל למשרת החלומות? הכל על מסלול לימודים חדש שבו הדגש הוא על רכישת ידע מעשי כבר בזמן התואר. לכתבה המלאה >>

ענת הראל על קריירה בתחום הכושר: "אפשר להתפרנס מה-`Passion` שלנו בחיים, וגם ליהנות"

מאת: , 1/6/2021
גורו הכושר והבריאות ענת הראל משתפת בכלים להצלחה בתחום האימון והספורט ומשתפת במה שחשוב לדעת בתחילת הדרך בקריירה. לכתבה המלאה >>

מעצבים את פני הערים של מחר בתכנית "צוערים לאסטרטגיה ותכנון אורבני" בטכניון

מאת: , 31/5/2021
מי שרוצים לקדם את הקריירה וגם לקחת חלק בשינוי חברתי משמעותי יכולים ללמוד בתכנית בטכניון שבה מקבלים כלים להשתמש בתכנון עירוני כדי לצמצם פערים ולשפר שירותים בפריפריה. לכתבה המלאה >>

רוצים להשפיע על דור העתיד ולצמצם פערים בין פריפריה ומרכז? חינוך בלתי פורמלי הוא התחום בשבילכם

מאת: , 31/5/2021
מי שמעוניינים להשפיע על החינוך ולקדם צמצום פערים יכולים ללמוד בתכנית בשם "צוערים לחינוך הבלתי פורמלי" ולקבל כלים להוביל שינוי. לכתבה המלאה >>

איך NLP יכול לעזור לגננות להצליח? במסלול לימודים חדש אפשר לקבל כלים לקריירה - וגם לחיים

מאת: , 27/5/2021
מה הקשר בין NLP לחינוך? ואיך הגישה יכולה לעזור לגננות להתמודד עם מצבים מורכבים? במסלול לימודים חדש הסטודנטים יכולים להכיר את הגישה וגם לקבל כלים לחיים. לכתבה המלאה >>


לכל כתבות המגזין
כתבות אחרונות
עדכונים אחרונים באתר
חדשות ועדכונים
עכשיו בפורום
לכל הפורומים
מלגות חדשות
ימים פתוחים