Molekularna mašina

Molekularne mašine su klasa molekula koja se obično opisuje kao sklop diskretnog broja molekularnih komponenti namijenjenih za izazivanje mehaničkih pokreta kao odgovor na specifične podražaje, oponašajući makromolekularne uređaje kao što su prekidači i motori. Prirodne ili biološke molekularne mašine odgovorne su za vitalne životne procese kao što su replikacija DNK i sinteza ATP-a. Kinezini i ribosomii su primjeri molekularnih mašina i često imaju oblik multiproteinskih kompleksa. Posljednjih nekoliko decenija naučnici su pokušavali, sa različitim stepenom uspjeha, da minijaturiziraju mašine koje se nalaze u makroskopskom svijetu. Prvi primjer umjetne molekularne mašine (AMM) prijavljen je 1994. godine, sa rotaksanom s prstenom i dva različita moguća mjesta vezivanja. 

Kinesin koji hoda po mikrotubulama je molekularna biološka mašina koja koristi dinamiku proteinske domene na nanoskalama.

Godine 2016. Nobelovu nagradu za hemiju dobili su Jean-Pierre Sauvage, Sir J. Fraser Stoddart i Bernard L. Feringa za dizajn i sintezu molekularnih mašina.

AMM-ovi su se brzo diverzificirali u posljednjih nekoliko decenija i njihovi principi dizajna, svojstva i metode karakterizacije su bolje ocrtani. Glavna polazna tačka za dizajn AMM je da se iskoriste postojeći načini kretanja molekula, kao što je rotacija oko jednostrukih veza ili cis-trans izomerizacija. Različiti AMM-ovi se proizvode uvođenjem različitih funkcionalnosti, kao što je uvođenje bistabilnosti za kreiranje prekidača. Dizajniran je širok raspon AMM-a, koji se odlikuje različitim svojstvima i primjenama; neki od njih uključuju molekularne motore, prekidače i molekularna logička vrata. Demonstriran je širok spektar aplikacija za AMM, uključujući one integrisane u polimerne, tečne kristale i kristalne sisteme za različite funkcije (kao što su istraživanje materijala, homogena kataliza i površinska hemija).