من المحتمل أن تلعب الأخاديد الوظيفية دورًا مركزيًا في مجالات الأجهزة الجزيئية المستقبلية وتقنيات العرض الجديدة و"العضلات الاصطناعية" في الأجهزة الكهروميكانيكية النانوية.
ومع ذلك، من أجل تحقيق إمكانات هذه الآلات الجزيئية، يجب تحديد وظيفتها وقياسها على مستوى النانومتر. وشملت الطرق السابقة لمراقبة نشاطها قياسات كيميائية في المحلول واختبار مجموعة منها مثبتة على السطح، إلا أن أيا من هذه الطرق لم تقدم صورة دقيقة عن وظيفتها في ظل ظروف مناسبة لنشاطها في مجال الأجهزة الجزيئية.
الآن، تمكن فريق من الباحثين متعددي التخصصات من عدة جامعات في الولايات المتحدة الأمريكية (جامعة كاليفورنيا، جامعة نورث وسترن، جامعة كاليفورنيا ميرسيد، جامعة ولاية بنسلفانيا) واليابان من مراقبة تفاعلات نوع واحد من الروتاكسان الذي يعمل في بيئته الطبيعية. ونشرت نتائج البحث في المجلة العلمية ACS Nano.
قام فريق البحث بتطوير نظام جزيئي يربط الروتاكسانات بإحكام بالسطح، ويسمح بفحص نشاطها الفردي في بيئتها الطبيعية باستخدام مجهر المسح النفقي (STM). وباستخدام هذه التقنية، تمكن الباحثون من تسجيل التغيرات في مواقع حلقات الروتاكسان على طول القضبان استجابة للإشارات الكهروكيميائية.
في السابق، كان من الضروري تجميع الروتاكسانات وإرفاقها بالسطح لفحصها بسبب حركتها ومرونتها. نظرًا لأن المجاهر من هذا النوع تستخدم رأسًا صغيرًا لفحص الأسطح النانوية - بطريقة مشابهة لشخص أعمى يقرأ بطريقة برايل - فإن الطبيعة المرنة للروتاكسانات جعلت فحصها الفردي أمرًا صعبًا. وفي المقابل، ساعد النظام الجزيئي لفريق البحث بشكل كبير في تقليل هذه المرونة.
يسمح النظام الجديد الذي طوره الباحثون بإجراء اختبارات أكثر تفصيلاً للآلات الجزيئية، وهي اختبارات ستمكن من فهم أفضل لتفاعلها مع البيئة ونشاطها معًا في الأجهزة الكهروميكانيكية النانوية.
