Российские школьники придумали молекулярный циферблат

Российские школьники придумали молекулярный циферблат

Школьники из Москвы, Казани и Нижнекамска разработали дизайн молекулярной машины, способной, подобно циферблату, переключаться между 12 различными состояниями. Необычное решение позволило участникам победить в Межрегиональном химическом турнире — крупнейшем командном соревновании по химии в России. Результаты опубликованы в группе турнира.

Молекулярные машины — сложные конструкции, состоящие из нескольких молекул, способные управляемо выполнять простейшие механические операции. Например, вращаться или перемещаться вдоль длинной цепочки атомов под действием внешних стимулов — химических реагентов, света или электричества. За их проектирование и синтез в 2016 году была вручена Нобелевская премия по химии. Одно из заданий прошедшего турнира состояло в разработке молекулярной машины, обладающей строго заданной функциональностью: она должна была циклически переключаться между 12 состояниями.

Роль стрелки играла линейная молекула, прикрепленная к ротору мотора — она жестко направлена в сторону от оси мотора. На ее конце располагается пиридиновый фрагмент, способный своим атомом азота «приклеиваться» к металлам. В качестве циферблата участники предложили олигомерное кольцо из 12 соединенных порфириновых циклов. В центре каждого порфиринового ядра школьники предложили поместить атом цинка — к нему и «приклеивалась» стрелка по ходу своего вращения. Хотя  решение и не описывает метод сборки структуры, многие члены жюри согласились с его работоспособностью.

Межрегиональный химический турнир сочетает в себе черты конференции и олимпиады. За несколько месяцев до турнира участникам выдается пакет задач, каждая из которых требует небольшого исследования. Команды готовят решения и затем очно защищают — при этом выступая как в роли докладчиков, так и оппонируя и рецензируя выступления других команд.

В 2017 году задания турнира были объединены тематикой «Химия и время». Помимо разработки дизайна молекулярной машины, участникам предлагалось запустить смену окраски в листьях путем химических воздействий, придумать двигатели внутреннего сгорания для планет с иным составом атмосферы, определить характеристики древнейших батареек и построить прибор, ускоряющий реакции с помощью электростатического поля.

В заключительном этапе турнира приняло участие 36 команд (более 200 человек) из 25 регионов России. Всего же на места в финале претендовало более 3200 школьников из России, Казахстана и Беларуси. Второе абсолютное место заняла команда из Кирова, третье — команда из московской школы №192. В число призеров вошли участники из Новосибирска, Москвы, Екатеринбурга, Тулы, Казани, Иркутска и Воронежа.

N+1

Похожие новости:
Ученые напрямую получили из углекислого газа молекулярный кислород
Химики из США продемонстрировали простой способ прямого образования из углекислого газа молекулярного водорода и атомарного углерода. Результаты своих исследований авторы опубликовали в журнале Science. Молекулярный кислород и атомарный водород ученые получили при помощи действия на углекислый газ высокоэнергетического ультрафиолетового излучения ..
2014-10-04 5460 0 Технология
0
Японцы выпустили молекулярный поезд на рельсы из ДНК
Учёные из университета Киото научились отправлять миниатюрный молекулярный состав по разветвлённой сети рельсов из ДНК. Ранее японцы придумали, как заставить "мотор", состоящий всего из одной молекулы, двигаться по прямой. Теперь же исследователи из Страны восходящего солнца научились управлять движением ..
2012-01-25 2477 1 Технология
0
Паутину превратили в молекулярный динамометр
Американские биоинженеры разработали новый вид «молекулярного динамометра» из пептидной пружины на основе одного из белка пауков. Такой молекулярный прибор позволяет измерять механическое натяжение прямо внутри живой клетки, причем для этого достаточно просто наблюдать в микроскоп за характером ..
2016-02-15 1586 0 Технология
0
Микрочипы помогут следить за прогульщиками в школе
В Бразилии начали вшивать компьютерные чипы в школьную форму, чтобы следить за передвижением учеников и таким образом сократить количество прогулов.Микрочипы будут вшиты в школьные футболки 20 тысячам учащихся города Витория-да-Конкиста, расположенного в штате Баия на востоке страны.Родители будут ..
2012-03-23 2154 0 Технология
0
Медсестрам помогут роботы
В российских больницах раздачу лекарств скоро доверят отечественным роботам. Автоматизированный комплекс построили южно-уральские школьники. Механические устройства "Герасим" и "Степан" будут подбирать для каждого пациента набор лекарств, а "Емеля" будет развозить стаканчики по палатам. А чтобы никто ..
2012-05-16 1968 0 Технология
0
Учёные сконструировали молекулярный двигатель
По данным сайта EE Times, международный коллектив ученых сообщил в журнале Nature Nanotechnology о создании многокомпонентного молекулярного мотора, способного вращаться вперед и назад. Вращать индивидуальные молекулы удавалось и раньше, но данное устройство стало первым полноценным молекулярным двигателем, ..
2013-01-17 2598 0 Технология
0
Физики сделали первый молекулярный фонтан
Физики из Свободного университета Амстердама впервые создали молекулярный фонтан — устройство, охлаждающее и запускающее молекулы вверх, чтобы проследить за их движением в условиях свободного падения. Аналогичные фонтаны для атомов были известны достаточно давно и используются в сверхточных атомных часах. ..
2017-01-11 4467 0 Технология
0
Ученые могут создать генетически-биологическую память
Ученые Массачусетского технологического института снова сделали открытие. Используя фермент рекомбиназы для изменения последовательности ДНК, выступающей в качестве логических элементов, исследователи разработали сотовую схему, которая не только имитирует аналогичную из кремния, но также и имеет свою собственную ..
2013-02-13 1983 0 Технология
0
Учёным удалось закодировать изображение на биологическом компьютере
Биологами из Израиля и США впервые получено изображение, созданное при помощи ДНК-кодирования. На одном ДНК-чипе учёные спрятали две картинки, дешифровкой которых занимались специально сконструированные молекулы. В широком смысле биологическим компьютером можно считать любой живой организм, однако в данном ..
2012-02-11 2439 0 Технология
0
Получен самозатягивающийся трилистный молекулярный узел
Учёные из Кембриджского университета (Великобритания), работающие в области динамической комбинаторной химии, совершенно случайно обнаружили молекулу, способную самопроизвольно складываться в трилистный узел с выходом, близким к количественному. Экспериментируя с различными комбинациями «строительных блоков», химики получили молекулы, состоящие из трёх ..
2012-11-9 1418 0 Технология
0
ДНК помогла создать новый тип действенных лекарств от рака
Молекула ДНК не только хранит генетическую информацию, но и обладает ещё одним ценным свойством: её цепи очень строго организованы на наноразмерном уровне. Эта особенность позволила использовать её как мощный инструмент для конструирования наноструктур и наноизделий, в том числе лекарственных препаратов. Около 30 лет назад американский нанотехнолог Недриан ..
2012-12-11 2734 0 Технология
0
Прорыв позавчерашнего дня
Финансируемые «Роснано» проекты являются разработками 15-летней давности Долгое время казалось, что Россия надолго отстала от Запада в инновационной сфере. Только бодрые академики преклонных лет продолжали уперто говорить, что у нас много разработок на подходе, вот-вот и они придут в жизнь. Правда, до конца ..
2012-05-12 1810 0 Технология
0
Биоинженеры собрали оптическую призму из частиц вирусов
Американские биоинженеры превратили спиральные частицы вирусов в кубики "Лего", из которых они собрали ряд объектов, в том числе и плоскую призму, которая расщепляет свет благодаря структуре, похожей по своему устройству на лапшу быстрого приготовления, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature ..
2011-10-20 2541 0 Технология
0
Чуткий нос на страже безопасности пассажиров
На международной конференции по авиационной безопасности, которая проходила в начале октября в Амстердаме, «Аэрофлот» продемонстрировал свои наработки в борьбе с терроризмом. Служебные лабрадоры, овчарки и спаниели - привычная картина в европейских аэропортах. Четвероногие спецы способны учуять запах опасности как никто другой: ..
2011-10-20 2131 0 Технология
0
Светодиодные лампы могут быть вредны
Освещение, основанное на светодиодах, скоро станет едва ли не повсеместным — в домах, офисах, на городских улицах. Однако ученых настораживает воздействие этого энергоэффективного света. Возможно, такие лампы могут отрицательно сказаться на биологических часах человека. Дело в том, что свет ..
2011-10-20 7448 5 Технология
0