Опубликовано: 24-01-2023
Химики из Пенсильванского государственного университета «научили» неживые объекты умению, присущему только живым организмам, — хемотаксису, способности самостоятельно двигаться по направлению к определенным химическим веществам или от них, сообщает PhysicsWorld. Благодаря хемотаксису, например, одноклеточные организмы способны двигаться в водном растворе по направлению к тем областям раствора, где концентрация определенных веществ выше (если это аттрактанты) или ниже (если это, соответственно, репелленты). Легко представить, что хемотаксис в неживой природе можно было бы использовать для управления движением частиц в жидкости (например, лекарств в организме), для самосборки наноустройств без затрат внешней энергии, для проверки наличия в растворах опасных или, наоборот, полезных веществ. Однако механизм, благодаря которому живым организмам присущ хемотаксис, чрезвычайно сложен, и искусственно промоделировать его трудно. Пенсильванские химики придумали достаточно простой способ. Моделями организмов служили металлические палочки длиной два нанометра. Один конец у палочек был золотым, второй — платиновым. Палочки помещались в плоский сосуд с чистой водой, туда же помещался гель, содержащий перекись водорода. Перекись постепенно переходила из геля в воду, за счет чего возникал перепад ее концентрации в растворе: чем ближе к гелю, тем выше. Через 110 часов после начала эксперимента 70 процентов палочек собралось вплотную к гелю. По мнению исследователей, причиной направленного перемещения палочек является случайное движение молекул в растворе с неравномерной концентрацией. И золото, и платина являются катализаторами распада перекиси водорода, но реакции протекают по-разному. В итоге вокруг палочки возникает движение молекул раствора, которое сдвигает с места и ее саму. Чем выше концентрация перекиси водорода, тем интенсивнее движение частиц. В конце концов большинство палочек оказывается в месте максимальной концентрации — притягивается к гелю. Теперь пенсильванская группа хочет промоделировать в неживой природе фототаксис: двигательную реакцию уже не на химический, а на световой раздражитель.