Výzkumná skupina vedená odborníky německé Technische Universität München (TUM) jako první vytvořila molekulární elektrický motor, který je založen na oblíbené metodě DNA origami. Strojek vyrobený z biomolekul převádí elektrickou energii na kinetickou. Tento nanomotor je možné nejen zapnout a vypnout, lze též ovládat rychlost a směr jeho rotace. Možnosti využití jsou rozsáhlé.
Organismy jsou vybaveny přírodními nanomotory, které vytvořila evoluce. Většinou jde o enzymy, veliké molekuly s komplikovanou strukturou. Příkladem může být enzym (syntáza) ATP, který vyrábí energetické molekuly adenosintrifosfátu (ATP), sloužící k rychlému přenosu energie v rámci buňky. Vzhledem ke složité struktuře přírodních nanomotorů je obtížné napodobit jejich vlastnosti. Hendrik Dietz a jeho spolupracovníci to dokázali díky využití širokých konstrukčních možností, které nabízí metoda DNA origami, tedy v podstatě stavebnice založená na upravených sekvencích DNA. Dietz uvádí, že jejich pracoviště na TUM hraje již dlouhou dobu významnou roli ve vývoji této pozoruhodné metody. V současné době je možné pomocí postupů DNA origami vytvářet pestrou škála nanoobjektů, od molekulárních přepínačů až po důmyslné pasti na virové částice. Teď se k nim přidává i elektrický nanomotor. Ten je vytvořen ze tří hlavních komponent: báze, platformy a rotoru. Báze o velikosti cca 40 nm je pomocí pevné chemické vazby připojena k podkladu. Z druhé strany je k ní připojeno rameno rotoru o délce 500 nm. Mezi bází a rotorem je rovněž umístěna platforma, na které jsou ovládací prvky sloužící k regulaci pohybu rotoru. Bez dodávky energie se rotorová ramena motorů pohybují náhodně jedním nebo druhým směrem, poháněna náhodnými srážkami s molekulami z okolního rozpouštědla. Jakmile je však přivedeno střídavé napětí přes dvě elektrody, rotují ramena rotoru cíleně a plynule v jednom směru. Cílený pohyb motorů vyplývá ze superpozice kolísajících elektrických sil se silami, které působí na rameno rotoru v důsledku rohatkových překážek. Základní mechanismus realizuje takzvanou „blikající Brownovu ráčnu“. Výzkumníci mohou řídit rychlost a směr rotace prostřednictvím směru elektrického pole a také prostřednictvím frekvence a amplitudy střídavého napětí. „Nový motor by mohl mít v budoucnu také technické využití. Pokud motor dále rozvineme, mohli bychom jej v budoucnu použít k řízení uživatelsky definovaných chemických reakcí, inspirovaných tím, jak syntáza ATP vyrábí ATP poháněný rotací. Potom by mohly být například povrchy hustě potaženy takovými motory. Pak byste přidali výchozí materiály, přidali malé střídavé napětí a motory by produkovaly požadovanou chemickou sloučeninu,“ říká Dietz. /SM/
