En molekylär propeller är en anordning i nanoskala i form av en molekyl som kan utföra rotationsrörelser på grund av sin specifika form, liknande makroskopiska skruvar [1] [2] . Molekylära propellrar har flera blad i molekylär skala fästa på en central axel runt vilken rotation sker och separerade från varandra med en viss vinkel.
Molekylära propellrar designades av professor Peter Krals forskargrupp vid University of Illinois i Chicago . De är molekylära blad bildade på plana aromatiska molekyler baserade på kolnanorör [3] . Molekylär dynamikmodellering visar att dessa propellrar kan fungera som effektiva vätskepumpar . Deras pumpningseffektivitet beror på den kemiska sammansättningen av molekylskovlarna och själva vätskan. Till exempel, om bladen är hydrofoba , kommer vattenmolekyler att stötas bort från dem och propellern kommer att vara en effektiv pump för denna vätska. Om bladen är hydrofila , kommer vattenmolekylerna tvärtom att attraheras till bladens ändar. Detta kan avsevärt minska passagen av andra molekyler runt propellern och stoppa pumpningen av vatten .
Molekylära propellrar kan roteras av molekylära rotorer , som kan initieras med kemiska, biologiska, optiska eller elektriska medel [4] [5] [6] eller mekanismer av spärrtyp [7] . Naturen själv implementerar de flesta biologiska processer genom att använda ett stort antal molekylära rotorer , såsom myocin, kinecin och ATP - syntas [8] . Så, till exempel, roterande molekylära motorer som innehåller protein används av bakterier som flageller för rörelse.
Ett system av en molekylär propeller och en molekylär motor kan hitta tillämpning i nanorobotar och användas som en pump eller framdrivningsapparat [9] . De framtida tillämpningarna av dessa nanosystem sträcker sig från nya analytiska verktyg inom kemi och fysik, läkemedelsleverans och genterapi inom biologi och medicin , avancerade nanolaboratorier till nanorobotar som kan utföra olika åtgärder på nanoskala och mikroskopisk nivå.