العلماء يصنعون محركات كيميائية على المستوى الجزيئي

0
العلماء يصنعون محركات كيميائية على المستوى الجزيئي

لا يزال العالم المصغر مليئًا بالأسرار ، لكن العلماء لا يتوقفون

حققت ثلاث دراسات حديثة في الصناعة الكيميائية اختراقات في المضخات والمحركات الدوارة على المستوى الجزيئي. الأجهزة المجهرية ليست جاهزة بعد للعرض الأول الرسمي والاستخدام الحقيقي ، ولكن احتمالات تكنولوجيا هناك منها كبيرة. ستكون المحركات الدقيقة المستقبلية قادرة على امتصاص ثاني أكسيد الكربون مباشرة من الغلاف الجوي ، وبعد ذلك ، بمساعدة الطاقة المستلمة ، ستستخرج المعادن القيمة من مياه البحر.

محركات الاحتراق الداخلي المألوفة لدينا تحرق الوقود لإنتاج الحرارة ، والتي ، بسبب طاقتها العالية ، تدفع المكابس والتروس والآليات الأخرى في اتجاه محدد بدقة. ومع ذلك ، على المستوى الجزيئي ، يعمل مبدأ مختلف تمامًا. نظرًا للحجم الصغير المتلاشي للجسيمات الجسدية ، يمكن للدوارات الجزيئية أن تتحرك في اتجاه عقارب الساعة وعكس اتجاه عقارب الساعة باحتمالية متساوية عند توفير الحرارة. تتحرك الجزيئات بشكل عشوائي ، مما يجعل العمل المنسق لعدد كبير من المحركات الدقيقة أمرًا مستحيلًا.



لسنوات ، كافح فريزر ستودارت ، الكيميائي العضوي في جامعة نورث وسترن ، لحل هذه المشكلة. أخيرًا ، نجح وتمكن من إنشاء واحدة من أولى الآلات الجزيئية القائمة على المواد الكيميائية ، والتي حصل على جائزة نوبل في عام 2016. اخترع فريق من العلماء بقيادة ستودارت حلقات مجهرية تلتف داخل وخارج المحور الجزيئي تحت تأثير بعض الكواشف. في البداية ، استمرت الطبيعة الفوضوية لحركة الدوارات ، مما يعني أنها كانت عديمة الفائدة.

ومع ذلك ، مع مرور الوقت ، حل فريق ستودارت مشكلة الحركة غير المنتظمة للمحركات الدقيقة. في ديسمبر 2021 ، في مجلة Science ، أفاد العلماء أنهم نجحوا في شل حركة الجيل التالي من المضخات الجزيئية باستخدام سقالة عضوية معدنية لهذا الغرض. قام الباحثون حرفيًا بربط كل دوار مجهري بهذا الهيكل ووضعوا موضعًا محددًا بدقة تم الحفاظ عليه طوال التجربة.


يشبه الدوار الجزيئي مجموعة من عدة جزيئات.


ذهب ديفيد لي ، الكيميائي في جامعة مانشستر ، وفريقه من العلماء إلى أبعد من ذلك ، وقاموا مؤخرًا بإنشاء دوار مجهري يدور باستمرار طالما أن لديه إمكانية الوصول إلى "الوقود". في الوقت الحالي ، يدور الجزء المتحرك ببطء شديد ، ويحدث حوالي ثلاث دورات في اليوم. يعمل الباحثون على تسريع هذه العملية ، ويكتشفون حرفيًا كل يوم قواعد جديدة لإنشاء آليات جزيئية.
    قنواتنا الاخبارية

    اشترك وكن على اطلاع بأحدث الأخبار وأهم أحداث اليوم.