Создана молекула-субмарина, способная перемещаться в жидкости с головокружительн

[Arkadiy]

Группа ученых-химиков из университета Райс (Rice University), возглавляемая Джеймсом Туром (James Tour), создала микроскопическую «субмарину», которая представляет собой единую молекулу, состоящую из 244 атомов. Каждый оборот «пропеллера» этой молекулы-субмарины передвигает ее на расстояние в 18 нанометров, но ее двигатели, получающие энергию от энергии ультрафиолетового света, вращаются со скоростью более чем миллиона оборотов в минуту. И за счет такой высокой скорости вращения молекула-субмарина может перемещаться в жидкой среде с головокружительной для молекулярных масштабов скоростью, которая составляет около 1 дюйма (2.54 сантиметра) в секунду.
Данная работа является демонстрацией того, что
некоторые типы молекулярных двигателей имеют мощность, достаточную для перемещения 10-нанометровых объектов в жидкой среде, молекулы которой сопоставимы по размерам с размерами молекулы-субмарины.
«Наша молекула движется в жидкости с самой большой скоростью, которую способны развивать молекулы» – рассказывает Джеймс Тур, – «И перемещение в жидкой среде является весьма непростым делом. Представьте себе человека, идущего через баскетбольную площадку, на которой находится еще тысяча человек и каждый из них норовит бросить в него мяч или просто толкнуть ходока».
Следует отметить, что исследователи из лаборатории Джеймса Тура уже имеют достаточно богатый опыт в деле создания молекулярных двигателей. В свое время мы рассказывали о четырехколесном наноавтомобиле, нанокаре с независимой подвеской, который мог перемещаться по поверхности с относительно высокой скоростью.
«Мы задумали идею создания молекулярного двигателя, работающего на ультрафиолетовом свете еще в 2009 году» – рассказывает Джеймс Тур, – «Но только некоторые из последних достижений в области химии и физики позволили нам воплотить эту идею в жизнь, ведь процесс синтеза молекулы-субмарины весьма и весьма сложен, он проводится за 20 различных этапов».
Нанокар и молекула-субмарина являются далеко не единственными микроскопическими машинами с молекулярными двигателями.
Подобные разработки были выполнены и другими группами ученых, но в большинстве случаев энергия для работы двигателей этих молекулярных машин черпается из энергии химических реакций, в которых задействованы активные и токсичные химические компоненты.
Двигатель, толкающий молекулу-субмарину вперед, действует подобно жгутику у некоторых видов микроорганизмов. Каждый оборот этого двигателя выполняется за четыре шага. Когда молекула возбуждается высокоэнергетическим ультрафиолетовым светом, двойная химическая связь, которая скрепляет ротор двигателя с телом основной молекулы, меняет свою конфигурацию, перемещаясь на четверть оборота. Поскольку молекула всегда стремится занять самое низкоэнергетическое состояние, двигатель «по инерции» проскакивает еще на четверть оборота. И этот процесс продолжается до бесконечности пока молекулу освещает свет достаточной интенсивности.
Для проведения исследований ученые из лаборатории Джеймса Тура создали ряд различных молекул-субмарин. Одни молекулы были снабжены медленными двигателями, другие – реверсивными, способными вращаться в противоположных направлениях. А для отслеживания перемещений молекул в них были введены элементы флуоресцентного красителя, который светился красным светом при освещении его лучом лазера.
«Впереди у нас еще много работы» – рассказывает Джеймс Тур, – «Сейчас мы просто доказали работоспособность наших идей. Теперь мы должны продолжить исследования возможностей таких молекул и областей их применения. А применить их можно будет в медицине, в биологических исследованиях и во многих других областях науки и техники».
Структура в первоисточниках
http://www.nanonewsnet.ru/news/2015/sozdana-molekula-submarina-sposobnaya-peremeshchatsya-v-zhidkosti-s-golovokruzhitelnoi-sko
http://www.kurzweilai.net/a-molecular-light-driven-nanosubmarine

[Олег]

Наконец-то настоящая нанотехнология появилась.

Химикам надо смелее ставить себе задачи и находить решения. Со временем, решения, которые казались бесполезными, позволят нам делать чрезвычайно полезные вещи, которые сегодня кажутся абсолютно невозможными.

[Сергей Заикин]

Наконец-то настоящая нанотехнология появилась.

Химикам надо смелее ставить себе задачи и находить решения. Со временем, решения, которые казались бесполезными, позволят нам делать чрезвычайно полезные вещи, которые сегодня кажутся абсолютно невозможными.

В создании настоящих нанотехнологий имеется фундаментальное препятствие - отсутствие теории нанотехнологии. Существующие теоретические представления о микромире скорее дезинформируют технологов, нежели помогают им создавать настоящие технологии процессов в наномире.

[Олег]

В создании настоящих нанотехнологий имеется фундаментальное препятствие - отсутствие теории нанотехнологии. Существующие теоретические представления о микромире скорее дезинформируют технологов, нежели помогают им создавать настоящие технологии процессов в наномире.

Вы ошибаетесь. Проблема химиков в том, что есть необъятное море химических соединений (ежегодно синтезируется порядка 3 млн. новых соединений), но нет компаса, то есть четких указаний какое вещество требуется и с какими свойствами. Поэтому, химика приходится выдумавать задачи самим, то есть подобно колумбам плыть без руля и ветрил в надежде обнаружить что-то полезное. Гораздо проще синтезировать вещество, которое обладало бы заранее заданными свойствами/структурой.

[Сергей Заикин]

В создании настоящих нанотехнологий имеется фундаментальное препятствие - отсутствие теории нанотехнологии. Существующие теоретические представления о микромире скорее дезинформируют технологов, нежели помогают им создавать настоящие технологии процессов в наномире.

Вы ошибаетесь. Проблема химиков в том, что есть необъятное море химических соединений (ежегодно синтезируется порядка 3 млн. новых соединений), но нет компаса, то есть четких указаний какое вещество требуется и с какими свойствами. Поэтому, химика приходится выдумавать задачи самим, то есть подобно колумбам плыть без руля и ветрил в надежде обнаружить что-то полезное. Гораздо проще синтезировать вещество, которое обладало бы заранее заданными свойствами/структурой.

Вы даже не поняли, что в моей реплике речь идет о нанотехнологиях, а не о химиках, тем не менее заявляете, что я ошибаюсь.
Несолидно.
Своей репликой Вы собственно и подтвердили, что химики не понимают даже, в чем их незнание, в чем они дезинформируют нанотехнологов.

[Олег]

Вы даже не поняли, что в моей реплике речь идет о нанотехнологиях, а не о химиках, тем не менее заявляете, что я ошибаюсь.
Несолидно.
Своей репликой Вы собственно и подтвердили, что химики не понимают даже, в чем их незнание, в чем они дезинформируют нанотехнологов.

Жаль, что вы не понимаете, что нанотехнологии - это технологии на молекулярном уровне и занимаются ими именно химики. Больше некому.
Поэтому физики, занимающиеся полупроводниками, осваивают химию - травление, окисление, фоторезисты и т.п.

[Сергей Заикин]

Вы даже не поняли, что в моей реплике речь идет о нанотехнологиях, а не о химиках, тем не менее заявляете, что я ошибаюсь.
Несолидно.
Своей репликой Вы собственно и подтвердили, что химики не понимают даже, в чем их незнание, в чем они дезинформируют нанотехнологов.

Жаль, что вы не понимаете, что нанотехнологии - это технологии на молекулярном уровне и занимаются ими именно химики. Больше некому.
Поэтому физики, занимающиеся полупроводниками, осваивают химию - травление, окисление, фоторезисты и т.п.

К нанотехнологиям относят технологии работы с объектами размерами меньше 100 нм. Естественно молекулы и атомы входят в эти размеры, их размеры порядка 0,1 - 1 нм. Нанотехнологии касаются диапазона между молекулярными процессами и макро процессами. Такой теории нет и не выявлено закономерностей этого диапазона микромира.
Можно также согласиться с Вами, что заниматься заниматься нанотехнологиями некому. Я уже указывал выше, что вообще нет теории нанотехнологии.
Однако это относится и к химикам, они тоже не обладают знаниями по нанотехнологиям. Технология это же последовательность (совокупность) операций по изготовлению изделия, для нано технологий изделие нано размеров - (1 - 100) нм. Особо обращаю внимание на "изделие". Химики получают материалы, а не изделия. Поэтому их наработки мало пригодны в нанотехнологиях в силу того, что изделия индивидуальны, специфичны, а материалы (вещества) однообразны, одинаковы. Как отдельные операции, химические процессы естественно могут применяться, однако создать нано-изделие в целом они не способны.
В создании нано-изделий необходимы разнообразные операции и не обязательно химического типа - электрические, механические, оптические, термодинамические, электромагнитные и т.д. Химия и химические-то связи и взаимодействия объяснить не может, а надо объяснять и создавать самые разнообразные связи и взаимодействия между объектами микромира. Как раз этой теории разнообразных и разнородных связей и взаимодействия пока не существует, а попытка подменить их химическими связями как раз и является дезинформацией, о которой я упомянул выше.
Еще раз обращаю ваше внимание, что связи и взаимодействия по своей сути являются индивидуальными, а химия не имеет пока объяснения индивидуальных связей между частицами. В химии нет и строения этих частиц (электронов и атомов).
О какой технологии построения изделий можно говорить, есть не известны ни объекты, из которых нужно создавать изделия, ни их структура, ни взаимодействие этих объектов.
Теории нанотехнологий не только нет, ее и создавать пока некому.

[Олег]

К нанотехнологиям относят технологии работы с объектами размерами меньше 100 нм. Естественно молекулы и атомы входят в эти размеры, их размеры порядка 0,1 - 1 нм. Нанотехнологии касаются диапазона между молекулярными процессами и макро процессами. Такой теории нет и не выявлено закономерностей этого диапазона микромира.
Можно также согласиться с Вами, что заниматься заниматься нанотехнологиями некому. Я уже указывал выше, что вообще нет теории нанотехнологии.
Однако это относится и к химикам, они тоже не обладают знаниями по нанотехнологиям. Технология это же последовательность (совокупность) операций по изготовлению изделия, для нано технологий изделие нано размеров - (1 - 100) нм. Особо обращаю внимание на "изделие". Химики получают материалы, а не изделия. Поэтому их наработки мало пригодны в нанотехнологиях в силу того, что изделия индивидуальны, специфичны, а материалы (вещества) однообразны, одинаковы. Как отдельные операции, химические процессы естественно могут применяться, однако создать нано-изделие в целом они не способны.
В создании нано-изделий необходимы разнообразные операции и не обязательно химического типа - электрические, механические, оптические, термодинамические, электромагнитные и т.д. Химия и химические-то связи и взаимодействия объяснить не может, а надо объяснять и создавать самые разнообразные связи и взаимодействия между объектами микромира. Как раз этой теории разнообразных и разнородных связей и взаимодействия пока не существует, а попытка подменить их химическими связями как раз и является дезинформацией, о которой я упомянул выше.
Еще раз обращаю ваше внимание, что связи и взаимодействия по своей сути являются индивидуальными, а химия не имеет пока объяснения индивидуальных связей между частицами. В химии нет и строения этих частиц (электронов и атомов).
О какой технологии построения изделий можно говорить, есть не известны ни объекты, из которых нужно создавать изделия, ни их структура, ни взаимодействие этих объектов.
Теории нанотехнологий не только нет, ее и создавать пока некому.

Насчет размеров.
1. Молекула ДНК в развернутом виде может иметь длину до полутора миллиметров.
2. Кусок кварца, пластина кремния, кусок металла... может считаться одной молекулой независимо от размера.

Насчет технологий. Теорий технологий не существует, так как технология подразумевает несколько последовательных процессов, а теория может быть для какого-либо изолированного процесса.

Насчет изделий. Изделие, произведенное с использованием нанотехнологий может иметь произвольный размер. Например, бумага для цветных струйных принтеров является продуктом нанотехнологий, но ее размер не имеет значения.

Насчет химических связей. Ваше частное дилетантское мнение является только вашим и не имеет значения и смысла для остальных.

[Сергей Заикин]

Насчет размеров.
1. Молекула ДНК в развернутом виде может иметь длину до полутора миллиметров.
2. Кусок кварца, пластина кремния, кусок металла... может считаться одной молекулой независимо от размера.

Насчет технологий. Теорий технологий не существует, так как технология подразумевает несколько последовательных процессов, а теория может быть для какого-либо изолированного процесса.

Насчет изделий. Изделие, произведенное с использованием нанотехнологий может иметь произвольный размер. Например, бумага для цветных струйных принтеров является продуктом нанотехнологий, но ее размер не имеет значения.

Насчет химических связей. Ваше частное дилетантское мнение является только вашим и не имеет значения и смысла для остальных.

Ваша критика размеров и размерности вполне уместна, более того критику размеров можно и нужно усилить.
Ведь само понятие "технология" не имеет никакого отношения к размерам объектов. Технология это способ изготовления вещи, это совокупность операций для изготовления вещи. Ни сами операции, ни их совокупности не имеют отношения к размерам. Выходит само название "нано-технологии" содержит в себе элемент абсурдности и нелепости - нано это размерность в 10^-9, а технология вообще не предусматривает никакой размерности. Чтобы как-то оправдать название, нанотехнологи придумали определение нанотехнологий, к которым предложили относить процессы с объектами, у которых хотя бы один размер находится в диапазоне 1-100 нм. Несмотря на абсурдность, название нанотехнологий стало общепризнанным и его уже не изменить. С этого понимания нанотехнологий и начато мое предыдущее сообщение.


Что касается химических связей, то, во-первых, в теории нанотехнологий должны рассматриваться не только химические связи и взаимодействия, а весь набор возможных взаимодействий. Во-вторых, химики так и не представили здесь теории химических связей, хотя Аркадия Хромова я неоднократно просил об этом.


Кроме того  связи и взаимодействия в наномире являются всего лишь одними из составляющих теории технологий. Для теории нанотехнологий нужны еще  теории частиц, из которых строятся объекты наномира, теория действия, объясняющая специфику и способ передачи действия в наномире, и еще множество составляющих теории технологий. Несмотря на родственную область исследований, ничего этого у химиков нет, нет и желания что-либо разрабатывать в части создания теории технологий, применимых для наномира. Ваши реплики (не только в данной теме) лишь подтверждают отсутствие необходимых для создания теории технологий знаний и желания.

[Олег]

Насчет размеров.
1. Молекула ДНК в развернутом виде может иметь длину до полутора миллиметров.
2. Кусок кварца, пластина кремния, кусок металла... может считаться одной молекулой независимо от размера.

Насчет технологий. Теорий технологий не существует, так как технология подразумевает несколько последовательных процессов, а теория может быть для какого-либо изолированного процесса.

Насчет изделий. Изделие, произведенное с использованием нанотехнологий может иметь произвольный размер. Например, бумага для цветных струйных принтеров является продуктом нанотехнологий, но ее размер не имеет значения.

Насчет химических связей. Ваше частное дилетантское мнение является только вашим и не имеет значения и смысла для остальных.

Ваша критика размеров и размерности вполне уместна, более того критику размеров можно и нужно усилить.
Ведь само понятие "технология" не имеет никакого отношения к размерам объектов. Технология это способ изготовления вещи, это совокупность операций для изготовления вещи. Ни сами операции, ни их совокупности не имеют отношения к размерам. Выходит само название "нано-технологии" содержит в себе элемент абсурдности и нелепости - нано это размерность в 10^-9, а технология вообще не предусматривает никакой размерности. Чтобы как-то оправдать название, нанотехнологи придумали определение нанотехнологий, к которым предложили относить процессы с объектами, у которых хотя бы один размер находится в диапазоне 1-100 нм. Несмотря на абсурдность, название нанотехнологий стало общепризнанным и его уже не изменить. С этого понимания нанотехнологий и начато мое предыдущее сообщение.

Любая технология всегда и непременно учитывает размеры. Посмотрите на гаечные ключи - они имеют маркировку размера, то же касается любого инструмента и деталей.

Что касается химических связей, то, во-первых, в теории нанотехнологий должны рассматриваться не только химические связи и взаимодействия, а весь набор возможных взаимодействий. Во-вторых, химики так и не представили здесь теории химических связей, хотя Аркадия Хромова я неоднократно просил об этом.

Я лично рассказывал вам о видах химических связей, но вас не удовлетворил общий ответ. Вас также не интересуют предложения выбрать какую-либо одну связь для получения более подробного ответа - вы тупо повторяете одно и то же - что вам никто не рассказал о теории химических связей (хотя я вам неоднократно об этом рассказывал). И опять вы заводите разговор о каком-то "всём наборе взаимодействий". Химики всегда ориентируются на весь набор взаимодействий, существенных для конкретного процесса - иначе они ничего не могли бы делать.

О чем все это говорит? О том, что вас на самом деле вообще не интересуют химические связи. На самом деле  у вас есть идея-фикс и вы отбрасываете все сведения и данные, которые ей не соответствуют и наоборот, ждёте когда кто-то подтвердит вашу идею-фикс и тем самым потешит ваше самолюбие.

Кроме того  связи и взаимодействия в наномире являются всего лишь одними из составляющих теории технологий. Для теории нанотехнологий нужны еще  теории частиц, из которых строятся объекты наномира, теория действия, объясняющая специфику и способ передачи действия в наномире, и еще множество составляющих теории технологий. Несмотря на родственную область исследований, ничего этого у химиков нет, нет и желания что-либо разрабатывать в части создания теории технологий, применимых для наномира. Ваши реплики (не только в данной теме) лишь подтверждают отсутствие необходимых для создания теории технологий знаний и желания.

Опять вы ищете черную кошку в темной комнате. Не надо наводить тень на плетень и высказывать претензии общего плана, так как они легко опровергаются частными фактами. Элементарная частица электрон является основным фигурантом образования химических связей, поэтому, теория его поведения в атоме изучена исключительно глубоко и подробно. То же касается протона - основной части воды, являющейся средой и участником для огромного количества химических реакций. То же касается фотона.
Но вам наверное хочется теории каких-то других элементарных частиц? Каких? Нейтрино? Мезонов? Нейтронов? Античастиц?

[Сергей Заикин]

Элементарная частица электрон является основным фигурантом образования химических связей, поэтому, теория его поведения в атоме изучена исключительно глубоко и подробно.

В данной теме рассматривается молекула-субмарина и возможная технология ее изготовления. Это технология относится к классу нанотехнологий.
Однако необходимо понимать, что создание технологии предполагает создание проекта изделия, а проектирование изделия предполагает знание строения всех составляющих этого изделия и закономерностей их взаимодействия и связей.
Для проектирования молекулярных объектов возникает непреодолимая (пока) проблема - достоверной теории строения атомов и электронов пока не создано. Главный дефект имеющейся теории - она наделяет электроны вероятностными свойствами, что не соответствует действительности и не соответствует потребностям проектировщиков - из частиц вероятностной природы ничего создать невозможно. А комплексной теории атома, как выяснено в соседней теме, тоже нет.
На самом деле электроны не имеют ничего общего с вероятностными облаками, орбиталями и прочими глупостями, с помощью которых химики и физики пытаются интерпретировать электроны. Вероятностными являются лишь способы доступа к электронам с помощью макро средств, а сами электроны и прочие частицы являются динамическими системами с вполне детерминированными характеристиками и способами взаимодействия между собой.
Наделение электронов вероятностными свойствами - фундаментальная ошибка физиков и химиков.
Возможно когда-нибудь вы это поймете.

[Олег]

Элементарная частица электрон является основным фигурантом образования химических связей, поэтому, теория его поведения в атоме изучена исключительно глубоко и подробно.

В данной теме рассматривается молекула-субмарина и возможная технология ее изготовления. Это технология относится к классу нанотехнологий.
Однако необходимо понимать, что создание технологии предполагает создание проекта изделия, а проектирование изделия предполагает знание строения всех составляющих этого изделия и закономерностей их взаимодействия и связей.

Совершенно верно. Только так нынче и происходят все синтезы. Но вы этого не знаете и вам простительно - вы слишком далеко от химии. Впрочем, Аркадий Хромов, как синтетик, мог бы рассказать гораздо подробнее и про сам Синтез и что в его Плане приходится учитывать не только целевой продукт, но и то, что есть под рукой, чтобы не терять времени на заказ реактивов.

Для проектирования молекулярных объектов возникает непреодолимая (пока) проблема - достоверной теории строения атомов и электронов пока не создано. Главный дефект имеющейся теории - она наделяет электроны вероятностными свойствами, что не соответствует действительности и не соответствует потребностям проектировщиков - из частиц вероятностной природы ничего создать невозможно. А комплексной теории атома, как выяснено в соседней теме, тоже нет.

Непреодолимая для синтеза проблема только одна - незнание химии тем, кто о ней рассуждает.

На самом деле электроны не имеют ничего общего с вероятностными облаками, орбиталями и прочими глупостями, с помощью которых химики и физики пытаются интерпретировать электроны. Вероятностными являются лишь способы доступа к электронам с помощью макро средств, а сами электроны и прочие частицы являются динамическими системами с вполне детерминированными характеристиками и способами взаимодействия между собой.
Наделение электронов вероятностными свойствами - фундаментальная ошибка физиков и химиков.
Возможно когда-нибудь вы это поймете.

На самом деле химикам по барабану имеют ли электроны вероятностные свойства. Главное, что они ведут себя в точности так как будто эти вероятностные свойства имеют. А что у электронов на уме, пусть останется на совести электронов.

[Сергей Заикин]

На самом деле химикам по барабану имеют ли электроны вероятностные свойства.

А технологам и проектировщикам наноизделий не "по барабану".
Приписывание теоретиками от КМ вероятностных свойств электронам делает всю вероятностную КМ непригодной для использования в теории нанотехнологий.

[Олег]

На самом деле химикам по барабану имеют ли электроны вероятностные свойства.

А технологам и проектировщикам наноизделий не "по барабану".
Приписывание теоретиками от КМ вероятностных свойств электронам делает всю вероятностную КМ непригодной для использования в теории нанотехнологий.

Тем не менее, любые попытки забыть о вероятностных свойствах электрона, приводят к неудачам в синтезах. Это альфа и омега любого синтетика - поднимите его среди ночи и спросите про выход продуктов нитрования толуола а мета-, орто- и пара- положения и он вам назовет проценты, а так же как они меняются при присоединении к метильной группе различных заместителей, являющихся донорными или акцепторными.

[Сергей Заикин]

На самом деле химикам по барабану имеют ли электроны вероятностные свойства.

А технологам и проектировщикам наноизделий не "по барабану".
Приписывание теоретиками от КМ вероятностных свойств электронам делает всю вероятностную КМ непригодной для использования в теории нанотехнологий.

Тем не менее, любые попытки забыть о вероятностных свойствах электрона, приводят к неудачам в синтезах. Это альфа и омега любого синтетика - поднимите его среди ночи и спросите про выход продуктов нитрования толуола а мета-, орто- и пара- положения и он вам назовет проценты, а так же как они меняются при присоединении к метильной группе различных заместителей, являющихся донорными или акцепторными.

Ваши ссылки на синтез наглядно показывают непонимание химиками различия между синтезом и технологиями построения молекулярных изделий. Особо подчеркну - наноизделий, а не наноматериалов.
Технология не сопоставимо шире синтеза. Как правило, технология это большая последовательность разнородных операций и не обязательно соединительных, не обязательно химических, но связанных между собой общей процедурой в виде построения изделия, что делает последовательность операций и каждую операцию уникальной. Об уникальности вам уже неоднократно написано, но почему-то не доходит до вашего понимания.
Уникальность операций и их последовательностей делает непригодными все случайности, будь то сама последовательность операций, будь то связи между элементами, сами элементы, их свойства или еще что-то.
Возникает фундаментальное противоречие между принципами построения технологий, заключающимися в удалении случайностей из процесса построения молекул-изделий, и тем, что подсовывает квантовая механика - вероятностную интерпретацию частиц и связей между ними, различные статистики.
Отсюда и общий вывод, что существующая (вероятностная) квантовая механика (и квантовая химия) попросту непригодны для применения в теории нанотехнологий.
Разрешение этого противоречия возможно лишь путем исправления КМ, однако ваши реплики показывают, что пока вы не готовы к этому, чем тормозите создание теории нанотехнологий.