مشہور ڈچ ونڈ ملز اور حیاتیاتی موٹر پروٹین سے متاثر ہو کر، ڈیلفٹ یونیورسٹی آف ٹیکنالوجی کے سائنسدانوں نے DNA سے دنیا کی سب سے چھوٹی، خود ساختہ بہاؤ سے چلنے والی موٹرز تیار کی ہیں۔ یہ بہاؤ سے چلنے والا روٹر برقی یا نمک کے میلان سے توانائی کو مفید مکینیکل کام میں تبدیل کرتا ہے۔
ڈاکٹر ژین شی، پروفیسر سیز ڈیکر کی لیب میں بائنانو سائنس ڈیپارٹمنٹ میں پوسٹ ڈاکٹرل محقق ڈیلفٹ یونیورسٹی آف ٹیکنالوجی (TU Delft) نے کہا، "روٹری موٹرز صدیوں سے انسانی معاشروں کا پاور ہاؤس رہی ہیں۔ یہ روٹری موٹرز، بہاؤ سے چلتی ہیں، ان خلیوں میں بھی نمایاں ہوتی ہیں جن کو چلانے کی ضرورت ہوتی ہے۔ لیکن نانوسکل پر مصنوعی تعمیر اب تک مضحکہ خیز رہی ہے۔
"ہماری بہاؤ سے چلنے والی موٹر بنائی گئی ہے۔ DNA مواد ایک پتلی جھلی میں، یہ ڈھانچہ ایک نینو پور، ایک چھوٹا سا سوراخ پر ڈوب جاتا ہے۔ صرف 7 نینو میٹر موٹائی کا ڈی این اے بنڈل ایک برقی میدان کے نیچے روٹر جیسی ترتیب میں خود کو منظم کرتا ہے جو بعد میں 10 سے زیادہ انقلابات فی سیکنڈ کی مستقل روٹری موشن میں سیٹ ہو جاتا ہے۔
7 سال سے سائنس دان مصنوعی طور پر ایسے روٹری نینو موٹرز کو شروع سے بنانے کی کوشش کر رہے ہیں۔ اس مطالعہ میں، سائنسدانوں نے DNA اوریگامی نامی ایک تکنیک کا استعمال کیا جو 2D اور 3D نینو آبجیکٹس کی تعمیر کے لیے تکمیلی DNA بیس جوڑوں کے درمیان مخصوص تعاملات کا استعمال کرتی ہے۔
پانی اور آئن کا بہاؤ روٹرز کو طاقت فراہم کرتا ہے۔ یہ وولٹیج کو لاگو کرکے یا زیادہ آسان طریقے سے، مختلف نمک کے مواد کے ساتھ جھلی کے دو اطراف رکھنے سے قائم ہوتا ہے۔ مؤخر الذکر حیاتیات کے سب سے زیادہ پرچر توانائی کے ذرائع میں سے ایک ہے اور سیل پروپلشن اور سیلولر ایندھن کی تیاری جیسے کئی اہم کاموں کو ایندھن دیتا ہے۔
سائنسدانوں نے نوٹ کیا، "یہ کامیابی ایک سنگ میل ہے، کیونکہ یہ نانوسکل پر بہاؤ سے چلنے والے فعال روٹرز کا پہلا تجرباتی احساس ہے۔"
گردشوں کا مشاہدہ کرنے کے بعد سائنس دان حیران رہ گئے: اتنی سادہ ڈی این اے سلاخیں ان اچھی، پائیدار گردشوں کو کیسے ظاہر کر سکتی ہیں؟
انہوں نے گوٹنگن میں میکس پلانک انسٹی ٹیوٹ فار ڈائنامکس اینڈ سیلف آرگنائزیشن میں تھیوریسٹ رامین گولستانی اور ان کی ٹیم کے ساتھ بات چیت میں اس پہیلی کو حل کیا۔ انہیں ایک نئے ماڈل والے نظام کے ذریعے دلکش خود تنظیمی عمل کا پتہ چلا جہاں بنڈل بے ساختہ چیرل روٹرز میں بدل جاتے ہیں جو پھر نینو پورس سے بہاؤ میں جوڑے جاتے ہیں۔
کہتی تھی، "یہ خود تنظیمی عمل واقعی سادگی کی خوبصورتی کو ظاہر کرتا ہے۔ لیکن اس کام کی اہمیت اس سادہ روٹر پر ہی نہیں رکتی۔ اس کے پیچھے کی تکنیک اور جسمانی طریقہ کار مصنوعی نینو موٹرز بنانے کی ایک بالکل نئی سمت قائم کرتا ہے: بہاؤ سے چلنے والی نینو ٹربائنزسائنسدانوں اور انجینئروں کے ذریعہ ایک حیرت انگیز طور پر غیر دریافت شدہ فیلڈ۔
"آپ حیران ہوں گے کہ ہم اس طرح کے بہاؤ سے چلنے والی نینو ٹربائنز بنانے کے بارے میں کتنا کم جانتے تھے اور حاصل کیا، خاص طور پر ان کے میکرو اسکیل ہم منصبوں کی تعمیر اور زندگی میں وہ اہم کردار ادا کرنے کے بارے میں ہمارے پاس ہزاروں سال پرانے علم کے پیش نظر۔"
سائنسدانوں نے اس کے بعد ایک اہم پیش رفت کی: انہوں نے خود منظم روٹر تیار کرنے کے بعد حاصل کردہ علم کا استعمال کرتے ہوئے نانوسکل ٹربائن کو ڈیزائن کیا۔
کہتی تھی، "جیسے سائنس اور ٹیکنالوجی ہمیشہ کام کرتی ہیں، ہم نے ایک سادہ پن وہیل سے شروعات کی، اب خوبصورت ڈچ ونڈ ملز کو دوبارہ بنا سکتے ہیں، لیکن اس بار صرف 25 این ایم کے سائز کے ساتھ، ایک سنگل کے سائز کے آپ کے جسم میں پروٹین، اور انہوں نے بوجھ اٹھانے کی اپنی صلاحیت کا مظاہرہ کیا۔"
Cees Dekker، جس نے تحقیق کی نگرانی کی، نے کہا، "اور اب، گردش کی سمت ڈیزائن کردہ چیریلیٹی کے ذریعہ طے کی گئی تھی۔ بائیں ہاتھ کی ٹربائنیں گھڑی کی سمت میں گھومتی ہیں۔ دائیں ہاتھ والے گھڑی کی مخالف سمت میں گھومتے ہیں۔"
وہ نے کہا, "FoF1-ATP سنتھیس جیسے موٹر پروٹین کو بہتر طور پر سمجھنے اور ان کی نقل کرنے کے بعد، نتائج نانوسکل پر فعال روبوٹکس انجینئرنگ کے لیے نئے تناظر کھولتے ہیں۔ ہم نے یہاں جس چیز کا مظاہرہ کیا ہے وہ ایک نانوسکل انجن ہے جو واقعی توانائی کو منتقل کرنے اور کام کرنے کے قابل ہے۔ آپ 18ویں صدی میں بھاپ کے انجن کی پہلی ایجاد سے مشابہت پیدا کر سکتے ہیں۔ اس کے بعد کون اندازہ لگا سکتا تھا کہ اس نے ہمارے معاشروں کو بنیادی طور پر کیسے بدل دیا؟ ہم ان مالیکیولر نینو موٹرز کے ساتھ اب اسی طرح کے مرحلے میں ہو سکتے ہیں۔ صلاحیت لامحدود ہے، لیکن ابھی بہت کام کرنا باقی ہے۔"
جرنل حوالہ:
- شی، ایکس، پم، اے کے، اسنسی، جے وغیرہ۔ نینو پور پر ایک خود ساختہ ڈی این اے روٹر کی مسلسل یک طرفہ گردش۔ نیٹ طبیعیات. (2022)۔ DOI: 10.1038 / S41567-022-01683-Z
