Dentro de todos nosotros hay billones de pequeñas nanomáquinas moleculares que realizan una variedad de tareas necesarias para mantenernos vivos.
En un estudio innovador, un equipo dirigido por el profesor de física de SFU David Sivak demostró por primera vez una estrategia para manipular estas máquinas para maximizar la eficiencia y conservar la energía. El avance podría tener ramificaciones en varios campos, incluida la creación de máschips de computadora eficientes y células solares para la generación de energía.
Las nanomáquinas son pequeñas, muy pequeñas, de hecho, unas pocas billonésimas de metro de ancho. También son rápidas y capaces de realizar tareas complejas: todo, desde mover materiales alrededor de una célula, construir y descomponer moléculas, y procesar yexpresando información genética.
Las máquinas pueden realizar estas tareas mientras consumen notablemente poca energía, por lo que una teoría que predice la eficiencia energética nos ayuda a comprender cómo funcionan estas máquinas microscópicas y qué funciona mal cuando se descomponen, dice Sivak.
En el laboratorio, los colaboradores experimentales de Sivak manipularon una horquilla de ADN, cuyo plegado y despliegue imita el movimiento mecánico de máquinas moleculares más complicadas. Según lo predicho por la teoría de Sivak, descubrieron que la máxima eficiencia y la mínima pérdida de energía ocurrían si tiraban rápidamentehorquilla cuando estaba doblada pero lentamente cuando estaba a punto de desplegarse.
Steven Large, un estudiante graduado de física de SFU y coautor del artículo, explica que las horquillas de ADN y las nanomáquinas son tan pequeñas y flexibles que se ven constantemente empujadas por violentas colisiones con las moléculas circundantes.
"Dejar que el empujón despliegue la horquilla para ti es un ahorro de energía y tiempo", dice Large.
Sivak cree que el siguiente paso es aplicar la teoría para aprender a conducir una máquina molecular a través de su ciclo operativo, mientras reduce la energía necesaria para hacerlo.
Entonces, ¿cuál es el beneficio de hacer que las nanomáquinas sean más eficientes? Sivak dice que las aplicaciones potenciales podrían cambiar el juego en una variedad de áreas.
"Los usos podrían incluir el diseño de chips de computadora y memoria de computadora más eficientes reduciendo los requisitos de energía y el calor que emiten, haciendo mejores materiales de energía renovable para procesos como la fotosíntesis artificial aumentando la energía cosechada del Sol y mejorando la autonomía de la biomolecularmáquinas para aplicaciones biotecnológicas como la entrega de medicamentos "
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad Simon Fraser . Original escrito por Diane Mar-Nicolle. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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