Ученые Ульсанского национального института науки и технологий (UNIST) в Южной Корее разработали твердотельные молекулярные машины. Результаты исследования опубликованы в журнале Angewandte Chemie International Edition.
Инженеры создали цеолитовые имидазолатные каркасы (ZIF) — устройства молекулярного масштаба, которые обеспечивают точный контроль над механическими движениями в наномасштабе. Они могут быть использованы для создания эффективных систем хранения данных и других приложений, требующих высокой точности механических движений.
Для создания этих твердотельных наномашин исследователи взяли за основу металлоорганические каркасы (MOF). MOF были интегрированы с уже разработанными молекулярными машинами, которые выполняли роль механических компонентов. В ходе исследования ученые встраивали несколько динамических компонентов в виде лигандов, обеспечивающих вращательное движение.
Команда использовала дифракцию рентгеновских лучей на монокристаллах для анализа структуры связи ZIF, которая напоминает механическую связь. ZIF работал по принципу рычажного механизма, преобразующего вращательное движение в линейное в зависимости от температуры и наличия молекул растворителя.
Исследователи также обнаружили, что данный ZIF обладает наивысшей эластичностью и гибкостью среди других подобных каркасов, что делает его идеальным кандидатом для приложений в области хранения данных. Уникальные механические свойства ZIF обусловлены структурой механических связей. Структуры, состоящие из одних и тех же металлических узлов и органических лигандов, демонстрируют разные уровни гибкости в зависимости от того, как они соединены.