Исследование умных молекул

04.02.2013

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.

<< Назад: Здоровье человека зависит от деревьев 04.02.2013

>> Вперед: HDD продаются все хуже 03.02.2013

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Ритм сердца влияет на восприятие и чувства 08.03.2026

Связь между сердцем и мозгом выходит далеко за пределы привычного представления о том, что сердце просто качает кровь. Новые исследования показывают, что сердечный ритм способен прямо влиять на восприятие внешнего мира и на эмоциональное состояние человека, открывая уникальный диалог между физиологией и сознанием. Работа сердца делится на две основные фазы: систолу и диастолу. Во время систолы сердечная мышца сокращается и выталкивает кровь в сосуды, а при диастоле сердце расслабляется, позволяя крови вернуться внутрь. Хотя мозг не управляет каждой конкретной фазой сокращений, он регулирует частоту сердечных сокращений в зависимости от состояния организма: в стрессовой ситуации пульс учащается, а в спокойном состоянии снижается. Однако взаимодействие между сердцем и мозгом двустороннее: мозг реагирует на сигналы от сердца так же, как сердце откликается на команды мозга. Международная группа исследователей проанализировала мозговую активность в зависимости от сердечного цикла. Они ...>>

Молекулы ДНК как новые носители данных 08.03.2026

С ростом объемов цифровой информации ученые ищут новые методы хранения данных, способные сочетать высокую плотность, долговечность и энергоэффективность. Одним из самых перспективных направлений становится использование молекул ДНК - естественного носителя генетической информации, который способен сохранять данные в течение тысяч лет при подходящих условиях. Недавние исследования показывают, что ДНК может стать не только архивом, но и полноценным перезаписываемым носителем информации. Исследователи из Университета Миссури создали систему, позволяющую записывать, стирать и повторно записывать данные в молекулах ДНК. Ранее ДНК использовалась в основном для долговременного архивирования информации, что делало носитель одноразовым. Новый подход превращает молекулярный носитель в полноценный цифровой накопитель с возможностью редактирования содержимого. Принцип работы устройства основан на естественном "языке" ДНК: в отличие от обычных компьютеров, где данные кодируются последовательн ...>>

Получение кислорода из лунного грунта 07.03.2026

Освоение Луны требует решения множества задач, связанных с обеспечением жизнедеятельности и функционированием оборудования в условиях ограниченных ресурсов. Одной из ключевых проблем является доставка кислорода с Земли, что значительно увеличивает стоимость и сложность космических миссий. Новые технологии позволяют получать кислород непосредственно на поверхности Луны, открывая путь к автономным и долговременным экспедициям. В центре исследований NASA находится метод извлечения кислорода из лунного реголита - рыхлого слоя измельченных пород, покрывающего поверхность спутника. Реголит содержит значительное количество окислов, включая окись железа и диоксид кремния, которые являются потенциальным источником кислорода. По оценкам специалистов, до 40% массы реголита приходится на химически связанный кислород. Ключевым элементом технологии является электролиз расплавленного реголита. Процесс предполагает пропускание электрического тока через сильно нагретый материал, что приводит к вы ...>>

Летающая электростанция S2000 07.03.2026

Развитие возобновляемой энергетики заставляет инженеров искать новые способы использования природных ресурсов. Одним из самых перспективных направлений остается ветровая энергия, однако традиционные наземные турбины имеют ряд ограничений. Их мощность зависит от условий у поверхности земли, а для установки таких установок требуется значительное пространство. Поэтому исследователи все чаще обращают внимание на более высокие слои атмосферы, где воздушные потоки значительно сильнее и стабильнее. Именно эту идею воплощает экспериментальная система S2000 - первая в мире летающая электростанция, предназначенная для выработки электроэнергии на большой высоте. Недавно в китайской провинции Сычуань был зафиксирован подъем необычного аппарата, внешне напоминающего дирижабль из научно-фантастических фильмов. На самом деле это высокотехнологичная энергетическая установка, способная улавливать энергию ветра примерно на высоте двух километров. Испытания проводились в городе Ибинь. Там инженеры ...>>

Газированная вода помогает поддерживать концентрацию геймеров 06.03.2026

Современный киберспорт требует от игроков не только быстрой реакции, но и способности долго сохранять высокий уровень концентрации. Во время продолжительных игровых сессий мозг испытывает значительную когнитивную нагрузку, что со временем приводит к утомлению и снижению точности принимаемых решений. Поэтому исследователи все чаще изучают способы поддержания внимания без использования сильных стимуляторов, таких как кофеин или сахар. Как выяснила команда ученызх в составе Шиона Такахаши, Ватара Косуги, Сейичи Мизуно и Такаши Мацуи, неожиданным помощником в поддержании концентрации может оказаться обычная несладкая газированная вода. Результаты их исследования показали, что сильно карбонизированная вода способна помогать геймерам сохранять ментальный фокус во время длительных игровых сессий. Примерно через три часа непрерывной игры у многих участников начинает проявляться так называемая когнитивная усталость. Она выражается в замедлении реакции, снижении точности решений и общем ос ...>>

Случайная новость из Архива Весь цикл работы ДНК отслежен 30.08.2012 Исследователи из Техасского университета разработали технологию, позволяющую отследить весь цикл работы ДНК. Ученые использовали флуоресцентные молекулы, чтобы пометить ДНК и контролировать процесс, называемый циклом ДНК. В ходе этого естественного биологического процесса происходит "перестановка" генетического материала в некоторых типах клеток. Новый метод не только проливает свет на работу ДНК, но также может помочь в создании препаратов для эффективной борьбы с определенными вирусами, манипулирующими ДНК, такими как ВИЧ. До сих пор ученые в основном могли сделать "снимки" начальной и конечной стадии формирования цикла ДНК. О том, что происходит в середине цикла, удавалось узнать лишь отрывочно. Ученые уже более 30 лет знают, что цикл ДНК является важной составной частью молекулярной биологии и генной регуляции, но только теперь есть возможность изучить детали этого процесса. ДНК цикл представляет собой механизм, широко распространенный во многих случаях стихийного сплайсинга (вырезание и соединение определенных нуклеотидных последовательностей из молекул РНК). Белки в клетках или белки вирусов стыкуются с определенными точками молекулы ДНК. Эти точки вместе образуют замкнутый контур, а затем генетический материал между точками отрезается. Этот процесс особенно важен для вирусов и бактерий, есть вероятность того, что подобные процессы происходят и в человеческих клетках. Ученые в своих экспериментах использовали специфический белок под названием Cre. Он производится вирусом, который инфицирует бактерии и так хорошо вырезает генетический материал, что ученые часто используют его для удаления генов у лабораторных животных. Американские биоинженеры изолировали сегменты ДНК, которые содержат точки стыковки для Cre. В эти точки вставили молекулы, флуоресцирующие на определенных длинах волн света. Отслеживая изменения флуоресценции, исследователи могли наблюдать этапы цикла ДНК. Новая технология полезна не только для фундаментальной биологии и генетики, но и для создания более эффективных методов поиска новых лекарств для борьбы с ВИЧ и другими опасными вирусами, а также бактериями.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026