Молекулярные мышцы способны сокращаться при воздействии на них видимого света
Молекулярные мышцы — новое изобретение человечества, которое увидело свет около двух лет назад. Они представляет собой искусственные приспособления, способные сокращаться под воздействиями определённого типа. По своей механике эти мышцы напоминают обычные человеческие мышцы, которые сокращаются, например, в процессе поднятия тяжестей.
Ученые создавали искусственные мышцы из специального гидрогелевого вещества, которое реагирует на воздействие света запуском окислительно-восстановительных реакций. С помощью испытательного оборудования выяснилось, что именно благодаря облучению гидрогель меняет форму, заставляя мышцу сжиматься, укрепляться и тем самым повышать силу. В таком формате молекулярные мышцы способны передвигать объекты, во многом превосходящие их по массе.
Применение такого изобретения довольно широкое, так как в современном мире всё чаще делается выбор в пользу машинного труда, а не физического труда человека. То есть, с помощью искусственных мышц получится создавать молекулярные моторы, насосы и другие виды машин, которые можно использовать для перемещения объектов огромной массы, например, на производствах, складах, при погрузках. Также помимо светового облучения планируется расширить тип применяемых реакций для дальнейшего сокращения мышцы на внешние стимулы. Сюда можно отнести, например, изменение кислотной среды и влажность.
На данный момент гидрогель, состоящий из полиэтиленгликоля и поливиологена, реагирует исключительно на облучение видимого света. Работает эта схема приблизительно так: поливиологен как материал, который включён в состав не более чем 20% от общей смеси, реагирует на воздействие синего цвета (длина волны — 450 нанометров). Возникает реакция в поглощающем свет рутениевом фотокатализаторе, приводящая к переносу электрона на поливиологен. В результате этого явления происходит восстановление, уменьшающее силу электростатического отталкивания. Из структуры материала выходят противоионы, после чего пустоты заполняются оставшимся веществом внутри молекулярной мышцы путем ее сжатия.
Экспериментальные данные говорят о степени сжатия гидрогеля в 10 раз. Обратное расширение можно произвести путем помещения сжатой мышцы в кислородную воду. Таким образом, мышцы можно сокращать и растягивать, но степень их устойчивости к такому процессу пока невозможно продлить более чем на три цикла.
