分子马达是如何在网络中运动的

一项新的研究通过考虑一系列沿网络传递能量的棘轮来确定单分子热机的效率。

 从内燃机到家用冰箱，热机是日常生活中无处不在的组成部分。这些机器把热转换成可用的能量，然后可以用来做功。热机可以小到单个分子，其随机运动与环境交换能量。但是确定分子热机的效率并不是一项简单的任务。

 美国加州西洛杉矶学院的Mesfin Asfaw Taye在《欧洲物理杂志B》上发表了一项研究，他计算了分子热机的性能，即在一个方向上逐步传递能量的一系列分子棘轮。他展示并讨论了如何操纵这样一个系统，沿着一个复杂的路径运输一个粒子。

 Taye和他的同事以前曾利用“布朗棘轮”的概念来计算分子热机的速度、效率和整体性能。在这里，一个粒子(电机)通过热运动改变位置，这是根据一种机制，该机制迫使一个随机移动的物体只沿一个方向移动。

 现在，Taye和他的团队为他们的模型方程提供了一个完整的解析解，使他们能够计算系统在整个过程中每次的性能。这样做提供了一种方法来检查棘轮的安排如何影响电机的效率和速度。他们还表明，与使用固定冷热浴的系统(另一种操纵电机运动的工具)相比，在温度逐渐降低的热浴中运行的电机可以获得更高的速度，但效率较低。

 这一发现为研究基于蛋白质的分子马达和其他已知可将化学能转化为机械运动的微纳米尺度系统的热力学特征提供了一个框架。它提供了一种将粒子传输到网络中所需位置的方法，其速度取决于棘轮的排列。

作者：Rachel Berkowitz, Springer

 原文链接：https://phys.org/news/2023-07-molecular-motor-network.html

著作权归作者所有。商业转载请联系作者获得授权，非商业转载请注明出处。

声明：海森大数据刊发或者转载此文只是出于传递、分享更多信息之目的，并不意味认同其观点或证实其描述。若有来源标注错误或侵犯了您的合法权益，请作者与本网联系，我们将及时更正、删除，谢谢。电话：152 6451 3069，邮箱：1027830374@qq.com