O elice moleculară este un dispozitiv la scară nanometrică sub forma unei molecule capabile să efectueze mișcări de rotație datorită formei sale specifice, similar șuruburilor macroscopice [1] [2] . Elicele moleculare au mai multe pale la scară moleculară atașate de un arbore central în jurul căruia are loc rotația și separate una de cealaltă printr-un anumit unghi.
Elicele moleculare au fost proiectate de echipa științifică a profesorului Peter Kral de la Universitatea Illinois din Chicago . Sunt lame moleculare formate pe molecule aromatice plane bazate pe nanotuburi de carbon [3] . Modelarea dinamicii moleculare arată că aceste elice pot servi ca pompe eficiente de lichid . Eficiența lor de pompare depinde de compoziția chimică a paletelor moleculare și de lichidul în sine. De exemplu, dacă palele sunt hidrofobe , atunci moleculele de apă vor fi respinse din ele, iar elicea va fi o pompă eficientă pentru acest lichid. Dacă lamele sunt hidrofile , atunci moleculele de apă, dimpotrivă, vor fi atrase de capetele lamelor. Acest lucru poate reduce semnificativ trecerea altor molecule în jurul elicei și poate opri pomparea apei .
Elicele moleculare pot fi rotite de rotoare moleculare , care pot fi inițiate prin mijloace chimice, biologice, optice sau electrice [4] [5] [6] , sau mecanisme de tip clichet [7] . Natura însăși implementează majoritatea proceselor biologice folosind un număr mare de rotoare moleculare , cum ar fi miocina, kinecina și ATP sintetaza [8] . Deci, de exemplu, motoarele moleculare rotative care conțin proteine sunt folosite de bacterii ca flageli pentru mișcare.
Un sistem de elice moleculare și un motor molecular poate găsi aplicație în nanoroboți și poate fi folosit ca pompă sau aparat de propulsie [9] . Aplicațiile viitoare ale acestor nanosisteme variază de la noi instrumente analitice în chimie și fizică, livrarea de medicamente și terapia genică în biologie și medicină , nanolaboratoare avansate până la nanoroboți capabili să efectueze diverse acțiuni la nivel nanoscal și microscopic.