Untuk pertama kalinya, para ilmuwan berhasil menciptakan motor listrik molekuler menggunakan metode origami DNA. Motor terdiri dari materi genetik yang merakit dirinya sendiri dan mengubah energi listrik menjadi energi kinetik.
Paul Rothemund menciptakan teknik ini pada tahun 2006, dan kelompok riset di TUM kemudian memperbaikinya. DNA terdiri dari beberapa untai tunggal panjang yang bertindak sebagai dasar untuk untaian DNA lain untuk dilampirkan sebagai rekanan. Urutan DNA dipilih, sehingga untaian yang bergabung dan daerah yang terlipat menghasilkan struktur yang diinginkan.
Hendrik Dietz, Profesor Nanoteknologi Biomolekuler di TUM, berkata, “Kami telah mengembangkan metode fabrikasi ini selama bertahun-tahun dan sekarang dapat mengembangkan objek tertentu dan kompleks, seperti sakelar molekuler atau benda berongga yang dapat menjebak virus. Jika Anda meletakkan untaian DNA dengan urutan yang tepat dalam larutan, objek akan berkumpul sendiri.”
Nanomotor baru terbuat dari DNA bahan terdiri dari tiga komponen: dasar, platform, dan lengan rotor. Dasarnya tingginya sekitar 40 nanometer dan dipasang pada pelat kaca dalam larutan melalui ikatan kimia pada pelat kaca. Lengan rotor dengan panjang hingga 500 nanometer dipasang di alas sehingga dapat berputar. Komponen penting lainnya agar motor bekerja sebagaimana dimaksud adalah platform antara alas dan lengan rotor. Platform ini berisi rintangan yang mempengaruhi pergerakan lengan rotor. Lengan rotor harus sedikit menekuk ke atas untuk melewati rintangan dan berputar, mirip dengan ratchet.
Lengan rotor motor bergerak secara acak dalam satu arah atau yang lain tanpa pasokan energi. Itu terjadi karena tabrakan acak dengan molekul dari pelarut di sekitarnya. Ketika tegangan AC diterapkan melalui dua elektroda, lengan rotor berputar dengan cara yang ditargetkan dan terus menerus dalam satu arah.
Ramin Golestanian, yang memimpin analisis teoritis mekanisme motor, mengatakan, “Motor baru ini memiliki kemampuan mekanis yang belum pernah ada sebelumnya: Dapat mencapai torsi di kisaran 10 piconewton kali nanometer. Dan itu dapat menghasilkan lebih banyak energi per detik daripada ketika dua molekul ATP dipecah.”
Pergerakan motor yang ditargetkan dihasilkan dari superposisi gaya listrik dengan gaya yang dialami lengan rotor karena hambatan ratchet. Dugaan "ratchet Brownian berkedip" diwujudkan melalui proses yang mendasarinya. Itu Medan listrikarah, serta frekuensi dan amplitudo tegangan AC, memungkinkan para ilmuwan untuk mengontrol kecepatan dan arah rotasi.
Dietz tersebut, “Motor baru juga bisa memiliki aplikasi teknis di masa depan. Jika kita mengembangkan motor lebih jauh, kita bisa menggunakannya di masa depan untuk mendorong reaksi kimia yang ditentukan pengguna, terinspirasi oleh bagaimana ATP sintase membuat ATP didorong oleh rotasi. Kemudian, misalnya, permukaan dapat dilapisi secara rapat dengan motor semacam itu. Kemudian Anda akan menambahkan bahan awal, menerapkan sedikit tegangan AC, dan motor menghasilkan senyawa kimia yang diinginkan.”
Referensi Jurnal:
- Anna-Katharina Pumm, Wouter Engelen, Enzo Kopperger, Jonas Isensee, Matthias Vogt, Viktorija Kozina, Massimo Kube, Maximilian N. Honemann, Eva Bertosin, Martin Langecker, Ramin Golestanian, Friedrich C. Simmel & Hendrik Dietz. Motor ratchet putar origami DNA. Alam (2022). DOI: 10.1038 / s41586-022-04910-y
