Российские школьники придумали молекулярный циферблат
Школьники из Москвы, Казани иНижнекамска разработали дизайн молекулярной машины, способной, подобноциферблату, переключаться между 12 различными состояниями. Необычное решениепозволило участникам победить в Межрегиональном химическом турнире — крупнейшем командном соревновании по химии в России. Результаты опубликованы в группе турнира.
Молекулярныемашины — сложные конструкции, состоящие из нескольких молекул, способные управляемовыполнять простейшие механические операции. Например, вращаться илиперемещаться вдоль длинной цепочки атомов под действием внешних стимулов —химических реагентов, света или электричества. За их проектирование и синтез в 2016 году была вручена Нобелевская премия по химии. Одно из заданий прошедшего турнира состояло вразработке молекулярной машины, обладающей строго заданной функциональностью: онадолжна была циклически переключаться между 12 состояниями.
Рольстрелки играла линейная молекула, прикрепленная к ротору мотора — она жестконаправлена в сторону от оси мотора. На ее конце располагается пиридиновыйфрагмент, способный своим атомом азота «приклеиваться» к металлам. В качествециферблата участники предложили олигомерное кольцо из 12 соединенныхпорфириновых циклов. В центре каждого порфиринового ядра школьники предложилипоместить атом цинка — к нему и «приклеивалась» стрелка по ходу своеговращения. Хотя решение и не описывает методсборки структуры, многие члены жюри согласились с его работоспособностью.
Межрегиональный химический турнирсочетает в себе черты конференции иолимпиады. За несколько месяцев до турнира участникам выдается пакет задач,каждая из которых требует небольшого исследования. Команды готовят решения изатем очно защищают — при этом выступая как в роли докладчиков, так и оппонируяи рецензируя выступления других команд.
В 2017 году задания турнира былиобъединены тематикой «Химия и время». Помимо разработки дизайна молекулярноймашины, участникам предлагалось запустить смену окраски в листьях путем химическихвоздействий, придумать двигатели внутреннего сгорания для планет с инымсоставом атмосферы, определить характеристики древнейших батареек и построитьприбор, ускоряющий реакции с помощью электростатического поля.
В заключительном этапе турнираприняло участие 36 команд (более 200 человек) из 25 регионов России. Всего жена места в финале претендовало более 3200 школьников из России, Казахстана иБеларуси. Второе абсолютное место заняла команда из Кирова, третье — команда измосковской школы №192. В число призеров вошли участники из Новосибирска, Москвы,Екатеринбурга, Тулы, Казани, Иркутска и Воронежа.
N+1
