RU2312250C2 - Molecular motor - Google Patents

Molecular motor Download PDF

Info

Publication number
RU2312250C2
RU2312250C2 RU2005136044/06A RU2005136044A RU2312250C2 RU 2312250 C2 RU2312250 C2 RU 2312250C2 RU 2005136044/06 A RU2005136044/06 A RU 2005136044/06A RU 2005136044 A RU2005136044 A RU 2005136044A RU 2312250 C2 RU2312250 C2 RU 2312250C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
spiral
rotor
stator
carbon nanotubes
carbon nanotube
Prior art date
Application number
RU2005136044/06A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2005136044A (en
Inventor
Игорь Александрович Шестаков (RU)
Игорь Александрович Шестаков
Александр Васильевич Вахрушев (RU)
Александр Васильевич Вахрушев
Original Assignee
Институт прикладной механики УрО РАН
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Институт прикладной механики УрО РАН filed Critical Институт прикладной механики УрО РАН
Priority to RU2005136044/06A priority Critical patent/RU2312250C2/en
Publication of RU2005136044A publication Critical patent/RU2005136044A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2312250C2 publication Critical patent/RU2312250C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)
  • Centrifugal Separators (AREA)
  • Micromachines (AREA)
  • Prostheses (AREA)

Abstract

FIELD: nanotechnology.
SUBSTANCE: invention relates to design of nanometric size motors based on one of transport systems of living cell and it can be used in nanomachines. Proposed molecular motor has rotor with fitted-on nicrotubes. Stator with secured molecules of kinesine. According to first design version, rotor and stator are made of carbon nanotubes, first carbon nanotube being coiled into ring in form of cord, and second one jackets the cord. According to other design version, third carbon nanotube is introduced additionally being inner spiral supporting cord of first carbon nanotube from inside. To improve fixing of kinasine molecules, chute of carbon nanotubes is made over rotor, said tubes being periodically jacketed by spiral of carbon nanotubes. Skeleton in form of spiral can be made of nanothread. Chute and spiral jacketing the chute can be made of nanothread.
EFFECT: reduced mass of molecular motor and higher value of specific power.
5 cl, 7 dwg

Description

Изобретение относится к конструкциям двигателей нанометрового размера, основанных на одной из транспортных систем живой клетки, и может быть использовано в наномашинах.The invention relates to designs of nanometer-sized engines based on one of the living cell transport systems, and can be used in nanomachines.

Аналогом является молекулярный двигатель [Патент на изобретение: Molecular motors. US 2002/0083710, A1, Schneider, Thomas D.; Lyakhov, Ilya Gennaddiyevich; заявлено 04.07.2002.], содержащий внутренний статор с закрепленными на его поверхности миозинами и внешний ротор с закрепленными на его внутренней поверхности актинами, а также он содержит каналы в стенке ротора для подвода аденозинтрифосфорной кислоты - АТФ как биологического топлива для взаимодействия протеиновой пары - актина и миозина.An analog is a molecular engine [Patent for invention: Molecular motors. US 2002/0083710, A1, Schneider, Thomas D .; Lyakhov, Ilya Gennaddiyevich; claimed 04.07.2002.], containing an internal stator with myosins fixed on its surface and an external rotor with actin fixed on its internal surface, and it also contains channels in the rotor wall for supplying adenosine triphosphoric acid - ATP as a biological fuel for the interaction of a protein pair - actin and myosin.

Недостатком указанного двигателя является неравномерность подачи топлива и низкая удельная мощность.The disadvantage of this engine is the unevenness of the fuel supply and low specific power.

Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип, является молекулярный двигатель [Заявка на изобретение: «Молекулярный двигатель», №2004134864 (037919), Шестаков Игорь Александрович, Вахрушев Александр Васильевич, приоритет 29.11.2004], содержащий корпус, статор, внешний ротор, резервуар для аденозинтрифосфорной кислоты - АТФ, регулятор давления и концентрации АТФ, где в качестве биологической рабочей пары применяются кинезин и микротрубочка, при этом кинезины - биологические линейные двигатели - закреплены на наружной поверхности статора по окружности в ряд, а микротрубочки, состоящие из мономерных глобул - α-тубулин и β-тубулин, закреплены в пазу на внутренней поверхности ротора. Статор - цилиндр, закрытый с двух сторон полусферическими оболочками, имеет отверстия в стенке для выхода АТФ, расположенные вблизи кинезинов. Внутри статора установлен золотник, обеспечивающий при поворотах вокруг продольной оси статора открытие и закрытие отверстий для выхода АТФ к кинезинам. В торцевой части золотника закреплен трубопровод подачи АТФ.The closest technical solution adopted for the prototype is a molecular engine [Application for invention: “Molecular engine”, No. 2004134864 (037919), Igor Shestakov, Alexander Vakhrushev, priority 29.11.2004], comprising a housing, a stator, an external rotor, reservoir for adenosine triphosphoric acid - ATP, pressure and ATP concentration regulator, where kinesin and microtubule are used as a biological working pair, while kinesins - biological linear motors - are mounted on the outer surface of the stato and circumferentially in a row, and microtubules consisting of monomer globules - α-tubulin and β-tubulin, fastened in a groove on the inner surface of the rotor. The stator is a cylinder, closed on both sides with hemispherical shells, has holes in the wall for the exit of ATP, located near kinesins. A spool is installed inside the stator, which, when turning around the longitudinal axis of the stator, provides the opening and closing of the holes for the exit of ATP to kinesins. ATP feed pipe is fixed at the end of the spool.

Недостатком указанного двигателя является низкая удельная мощность. Это связано, прежде всего, с большой массой деталей молекулярного двигателя.The disadvantage of this engine is its low power density. This is primarily due to the large mass of parts of the molecular engine.

Задача изобретения - устранение указанного недостатка, то есть получение конструкции с более высоким значением удельной мощности.The objective of the invention is to remedy this drawback, that is, to obtain a structure with a higher value of specific power.

Задача решается тем, что предлагаемый молекулярный двигатель содержит ротор с закрепленными микротрубочками, статор с закрепленными молекулами кинезина, отличающийся от прототипа тем, что в первом исполнении ротор и статор выполнены из углеродных нанотрубок, которые в комплексе прочнее алмаза и имеют меньшую плотность, причем первая углеродная нанотрубка смотана в кольцо в виде жгута, а вторая, в виде спирали, обтягивает этот жгут. Следующее конструктивное исполнение отличается тем, что дополнительно введена третья углеродная нанотрубка, являющаяся внутренней спиралью, поддерживающей изнутри жгут первой углеродной нанотрубки. Для более надежной фиксации молекул кинезина поверх ротора выполнен желоб из углеродных нанотрубок, периодически обтянутых спиралью из углеродных нанотрубок. Спирали могут быть выполнены из нанонитей. Желоб и обтягивающая его спираль могут быть изготовлены из нанонитей.The problem is solved in that the proposed molecular engine contains a rotor with fixed microtubules, a stator with fixed kinesin molecules, which differs from the prototype in that in the first embodiment, the rotor and stator are made of carbon nanotubes, which in the complex are stronger than diamond and have a lower density, the first carbon the nanotube is wound into a ring in the form of a bundle, and the second, in the form of a spiral, fits this bundle. The following design is characterized in that an additional third carbon nanotube is introduced, which is an internal spiral supporting the bundle of the first carbon nanotube from the inside. For more reliable fixation of kinesin molecules, a gutter made of carbon nanotubes, periodically wrapped in a spiral of carbon nanotubes, is made on top of the rotor. Spirals can be made of nanowires. The gutter and its tight spiral can be made of nanowires.

Такое выполнение позволяет обеспечить меньшую массу молекулярного двигателя по сравнению с прототипом и, следовательно, более высокое значение удельной мощности.This embodiment allows to provide a smaller mass of the molecular engine compared with the prototype and, therefore, a higher value of specific power.

Сущность изобретения поясняется чертежами. На фиг.1 - поперечный разрез двигателя, на фиг.2 - разрез А-А фиг.1 (первое конструктивное исполнение), на фиг.3 - разрез А-А фиг.1 (второе конструктивное исполнение), на фиг.4 - статор в продольном сечении двигателя, имеющий в своей конструкции желоб, периодически обтянутый углеродными нанотрубками, на фиг.5 - вид Б фиг.4, на фиг.6 - статор в продольном сечении двигателя, где в конструкции используется нанонить, на фиг.7 - статор в продольном сечении двигателя, имеющий в своей конструкции желоб из нанонити, периодически обтянутый нанонитью.The invention is illustrated by drawings. Figure 1 is a transverse section of the engine, figure 2 is a section aa of figure 1 (first design), figure 3 is a section aa of figure 1 (second design), figure 4 - stator in the longitudinal section of the engine, having in its design a trough periodically covered with carbon nanotubes, Fig. 5 is a view B of Fig. 4, Fig. 6 is a stator in the longitudinal section of the engine, where nanowires are used in the construction, Fig. 7 - a stator in the longitudinal section of the engine, having in its design a trough of nanowires, periodically covered with nanowires.

Молекулярный двигатель содержит ротор 1 с закрепленными микротрубочками 2, статор 3 с закрепленными молекулами кинезина 4 (Фиг.1), отличающийся от прототипа тем, что в первом исполнении ротор и статор выполнены из углеродных нанотрубок, причем первая углеродная нанотрубка 5 смотана в кольцо в виде жгута 6, а вторая углеродная нанотрубка 7, в виде спирали 8, обтягивает этот жгут (Фиг.2). Следующее конструктивное исполнение отличается тем, что дополнительно введена третья углеродная нанотрубка 9, являющаяся внутренней спиралью 10, поддерживающей изнутри жгут 6 первой углеродной нанотрубки 5 (Фиг.3). Для более надежной фиксации молекул кинезина 4 поверх статора 3 из углеродных нанотрубок 11 выполнен желоб 12, периодически обтянутый углеродными нанотрубками 13 в виде спирали 14 (Фиг.4, Фиг.5). Спирали 8 и 10 в могут быть выполнены из нанонитей 15 и 16 (Фиг.6). Желоб 12 и обтягивающая его спираль 14 могут быть изготовлены из нанонитей 17 и 18 (Фиг.7).The molecular engine comprises a rotor 1 with fixed microtubules 2, a stator 3 with fixed kinesin molecules 4 (Fig. 1), which differs from the prototype in that in the first embodiment, the rotor and stator are made of carbon nanotubes, the first carbon nanotube 5 being wound into a ring in the form harness 6, and the second carbon nanotube 7, in the form of a spiral 8, tightens this harness (Figure 2). The following design is characterized in that an additional third carbon nanotube 9 is introduced, which is an internal spiral 10 supporting the bundle 6 of the first carbon nanotube 5 from the inside (Fig. 3). For a more reliable fixation of kinesin molecules 4 over the stator 3 of carbon nanotubes 11, a groove 12 is made periodically covered by carbon nanotubes 13 in the form of a spiral 14 (Figure 4, Figure 5). Spirals 8 and 10 in can be made of nanowires 15 and 16 (Fig.6). The gutter 12 and its tightening spiral 14 can be made of nanowires 17 and 18 (Fig.7).

Двигатель работает следующим образом. Пространство между статором и ротором заполняется аденозинтрифосфорной кислотой, которая используется в качестве топлива молекулами кинезина. Молекулы кинезина перемещают микротрубочки, связанные с ротором. Вращающий момент отводится от ротора.The engine operates as follows. The space between the stator and the rotor is filled with adenosine triphosphoric acid, which is used as fuel by kinesin molecules. Kinesin molecules move microtubules associated with the rotor. The torque is diverted from the rotor.

Claims (5)

1. Молекулярный двигатель, содержащий ротор с закрепленными микротрубочками, статор с закрепленными молекулами кинезина, отличающийся тем, что ротор и статор выполнены из углеродных нанотрубок, причем первая углеродная нанотрубка смотана в кольцо в виде жгута, а вторая, в виде спирали, обтягивает этот жгут.1. A molecular engine containing a rotor with fixed microtubules, a stator with fixed kinesin molecules, characterized in that the rotor and stator are made of carbon nanotubes, the first carbon nanotube being wound into a ring in the form of a bundle, and the second, in the form of a spiral, tightens this bundle . 2. Молекулярный двигатель по п.1, отличающийся тем, что дополнительно введена третья углеродная нанотрубка, являющаяся внутренней спиралью, поддерживающей изнутри жгут первой углеродной нанотрубки.2. The molecular engine according to claim 1, characterized in that an additional third carbon nanotube is introduced, which is an internal spiral supporting the first bundle of the first carbon nanotube from the inside. 3. Молекулярный двигатель по п.1 или 2, отличающийся тем, что поверх ротора выполнен желоб из углеродных нанотрубок, периодически обтянутых спиралью из углеродных нанотрубок, и используемый для фиксации молекул кинезина.3. The molecular engine according to claim 1 or 2, characterized in that on top of the rotor is made a gutter of carbon nanotubes periodically wrapped in a spiral of carbon nanotubes, and used to fix kinesin molecules. 4. Молекулярный двигатель по п.1 или 2, отличающийся тем, что спирали выполнены из нанонитей.4. The molecular engine according to claim 1 or 2, characterized in that the spiral is made of nanowires. 5. Молекулярный двигатель по п.3, отличающийся тем, что желоб и обтягивающая его спираль изготовлены из нанонитей.5. The molecular engine according to claim 3, characterized in that the gutter and its tight-fitting spiral are made of nanowires.
RU2005136044/06A 2005-11-21 2005-11-21 Molecular motor RU2312250C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005136044/06A RU2312250C2 (en) 2005-11-21 2005-11-21 Molecular motor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005136044/06A RU2312250C2 (en) 2005-11-21 2005-11-21 Molecular motor

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2005136044A RU2005136044A (en) 2007-05-27
RU2312250C2 true RU2312250C2 (en) 2007-12-10

Family

ID=38310417

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2005136044/06A RU2312250C2 (en) 2005-11-21 2005-11-21 Molecular motor

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2312250C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012125070A1 (en) * 2011-03-14 2012-09-20 Urmatskikh Anatolii Vasilievich Micro- and nanodrive

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104020298A (en) * 2014-06-12 2014-09-03 中国科学院化学研究所 Self-powered microtubule-kinesin transport system and preparation method thereof

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012125070A1 (en) * 2011-03-14 2012-09-20 Urmatskikh Anatolii Vasilievich Micro- and nanodrive
RU2468494C1 (en) * 2011-03-14 2012-11-27 Анатолий Васильевич Урмацких Miniature nanomotor

Also Published As

Publication number Publication date
RU2005136044A (en) 2007-05-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2312250C2 (en) Molecular motor
ES2420968T3 (en) Compressor layout
CN1471620A (en) Humidifier
EP1347529A3 (en) Fuel cell battery with integrated heat exchanger
ES2923559T3 (en) Fixed Bed Tubular Reactor
EP2903140A1 (en) Generator
EP1783424A3 (en) A biomass transport system and a bio fuel firing plant
CN1585853A (en) Process and synthesizer for molecular engineering and synthesis of materials
US20120169058A1 (en) Stator element for an electrical machine
EP1947344B1 (en) Air supply system for a vehicle
EP3543496B1 (en) Engine exhaust device
WO2020238822A1 (en) Heat dissipation device and hydrogen generator having heat dissipation function
US20180142668A1 (en) Hydroelectric apparatus
Munianti et al. Penerapan pendidikan kesehatan melalui media audio visual untuk meningkatkan pengetahuan ibu tentang pemberian makanan pendamping ASI pada bayi usia 6-12 bulan
CN110307156A (en) A kind of hydrogen gas circulating pump and motor assembly
CN103562554B (en) rotor and vacuum pump
CN104919153B (en) Catalytic converter
ES2364322T3 (en) SELF-SUPPORT FASTENING SUPPORT FOR CATALYST SUPPORT BODIES.
JPH09256845A (en) Gas exhausting method for internal combustion engine
US11248563B2 (en) Catalyst chamber with a catalyst bed embedded therein for a monopropellant thruster of a rocket engine
US10835865B2 (en) Engine exhaust device
RU136495U1 (en) TURBINE (OPTIONS)
CN207974951U (en) Auto pump washer, auto pump and the automobile with the auto pump
JP5960072B2 (en) Fuel cell module and manufacturing method thereof
JP2017145962A (en) High pressure tank and method of manufacturing high pressure tank

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20071122