موتورهای ملکولی دستگاههای بسیار کوچک زیستیاند که انرژی شیمیایی را به جابهجایی مکانیکی تبدیل میکنند. پیش از این، بازده گرمایی تکموتورها بررسی میشد؛ اما بیشتر وقتها آنچه که دیدهمیشود، شماری از موتورهاست که با هم و در یک جا، کار میکنند. یک مدل نظری تازه –که در Physical Review Letters آمدهاست- به بررسی پیآمد برهمکنشهای «جمعی» میان موتورهای ترابری پرداختهاست. بنابر یافتهها، هرگاه بیشینهی توان خروجی در نظر باشد، بازده موتورهای برهمکنشدار میتواند نسبت به دستگاههای جدا از هم بیشتر باشد.

موتورهای ملکولی نقشهای گوناگونی دارند: از ایجاد ساختار ماهیچهها گرفته تا آراستن DNA؛ یک نمونهاش کینزین است که با جابهجایی در راستای ساختارهایی سلولی به نام نایچه ، تودههای ملکولی را جمعآوری میکند. افتوخیزهای گرمایی باعث میشوند که میان حالتهای متفاوت شیمیایی موتور گذار رخ دهد؛ یک برهمکنش شیمیایی خاص موتور را به کار انداخته، جابهجاییها را یکسویه کرده و حرکت روبهجلو را از حرکت روبهعقب محتملتر میسازد. اما اگر شماری از کینزینها در نایچهی یکسانی جابهجا شوند، حرکت آنها تغییر خواهد کرد؛ چراکه نمیتوانند از روی یکدیگر قدم بردارند.
ناتالیا گروکر و آلبرتو ایمپاراتو در دانمارک وابستهگی بازده کارکرد کینزین را به برهمکنشهای جمعی مطالعه کردهاند. آنها انرژی شیمیایی در دسترس را تغییر داده و توان خروجی بیشینه به ازای هر ذره را با توجه به توهی ملکولی محاسبهکردهاند. به طور کلی، هرچه تودهای بزرگتر باشد، ملکولها آهستهتر جابهجا میشوند. در تودههای کوچک هم برخوردهای «شاخبهشاخ» که در آنها توان خروجی با آن ِ تودههای بزرگتر متفاوت است، روی میدهند. برای مقادیر خاصی از انرژی شیمیایی، بازده در توان بیشینه برای ملکولهای برهمکنشدار بیشتر از آن ِ ملکولهای غیربرهمکنشی میشود؛ و این همگام شاخصههای زیستشناختی مرتبط است.
منبع:
http://physics.aps.org/synopsis-for/10.1103/PhysRevLett.109.190602
نویسنده خبر: سعیده هوشمندی