Введение
Биологические молекулярные машины биологические молекулярные двигатели Молекулярные двигатели - это естественные (биологические) или искусственные молекулярные машины, которые являются основными агентами движения в живых организмах. В общем, двигатель - это устройство, которое потребляет энергию в одной форме и преобразует ее в движение или механическую работу; например, многие молекулярные двигатели на основе белка используют химическую свободную энергию, высвобождаемую гидролизом АТФ, для выполнения механической работы. С точки зрения энергетической эффективности, этот тип двигателя может быть превосходнее доступных в настоящее время двигателей, созданных человеком. Одно важное различие между молекулярными двигателями и макроскопическими двигателями заключается в том, что молекулярные двигатели работают в тепловой ванне, среде, в которой колебания из-за теплового шума являются значительными.
biological molecular motors
Molecular motors are natural (biological) or artificial molecular machines that are the essential agents of movement in living organisms. In general terms, a motor is a device that consumes energy in one form and converts it into motion or mechanical work; for example, many protein based molecular motors harness the chemical free energy released by the hydrolysis of ATP in order to perform mechanical work. In terms of energetic efficiency, this type of motor can be superior to currently available man made motors. One important difference between molecular motors and macroscopic motors is that molecular motors operate in the thermal bath, an environment in which the fluctuations due to thermal noise are significant.
Теоретические соображения
Поскольку моторные события являются стохастическими, молекулярные двигатели часто моделируются с помощью уравнения Фокера-Планка или методов Монте-Карло. Эти теоретические модели особенно полезны при рассмотрении молекулярного двигателя как брауновского двигателя.
Небиологические
Недавно химики и специалисты в области нанотехнологий начали изучать возможность создания молекулярных двигателей de novo. Эти синтетические молекулярные двигатели в настоящее время испытывают много ограничений, которые ограничивают их использование в исследовательской лаборатории. Однако многие из этих ограничений могут быть преодолены по мере того, как наше понимание химии и физики на наноуровне возрастает. Один шаг к пониманию нанодинамики был сделан с изучением диффузии катализатора в системе Grubb's catalyst. Другие системы, такие как наномобили, хотя технически не являются двигателями, также иллюстрируют недавние усилия по созданию синтетических наномоторов. Другие не реагирующие молекулы также могут вести себя как двигатели. Это было продемонстрировано с использованием молекул красителя, которые двигаются направленно в градиентах раствора полимера посредством благоприятных гидрофобных взаимодействий. Другое недавнее исследование показало, что молекулы красителей, твердые и мягкие коллоидные частицы способны перемещаться через градиент раствора полимера посредством исключенных объемных эффектов.