ОСОБЕННОСТИ PАБОТЫ МОЛЕКУЛЯРНЫХ МАШИН
(по сравнению с работой механических макро-машин)
(3) Вовлечение в тепловое броуновское движение:
бомбардировка машины молекулами и частицами среды и собственные тепловые флуктуации частей машины.
Таким образом, тепловое броуновское движение постоянно «тормошит» машину и ее подвижные модули, модули дрожат и флуктуируют,
и машина в целом беспорядочно дергается и крутится.
Следовательно, любой упорядоченной работе молекулярной машины противостоит мощное воздействие беспорядочных тепловых импульсов.
.
Главный вопрос:
Как в условиях интенсивных беспорядочных толчков обеспечивается упорядоченная работа безынерционной машины, лишенной точной механики?
Как в условиях интенсивных беспорядочных толчков обеспечивается упорядоченная работа безынерционной машины, лишенной точной механики?
В противоположность механическим макромашинам, молекулярные машины, как правило, не используют внешнюю энергию
для того, чтобы толкать или тянуть перемещаемый комплекс в определенном направлении.
Как в условиях интенсивных беспорядочных толчков обеспечивается упорядоченная работа безинерционной машины, лишенной точной механики?
В противоположность механическим макромашинам, молекулярные машины, как правило, не используют внешнюю энергию
для того чтобы либо толкать, либо тянуть перемещаемый комплекс в определенном направлении.
Для них и не нужно специального источника движения – их и так постоянно тормошит и двигает в разных направлениях
броуновское движение, т.е. двигательных импульсов имеется с избытком и так.
Как в условиях интенсивных беспорядочных толчков обеспечивается упорядоченная работа безинерционной машины, лишенной точной механики?
В противоположность механическим макромашинам, молекулярные машины не используют внешнюю энергию для того, чтобы либо толкать, либо тянуть перемещаемый комплекс
в определенном направлении.
Для них и не нужно специального источника движения – их и так постоянно тормошит и двигает в разных направлениях
броуновское движение, т.е. двигательных импульсов имеется с избытком и так.
Специфика всех молекулярных машин состоит в том, что они «умеют» использовать броуновское движение
в качестве двигательных импульсов для направленного перемещения!
Фейнмановский храповик с собачкой
Беспорядочная бомбардировка (броуновское движение частиц среды) может приводить к направленному движению:
молекулы газа, ударяющие по лопастям пропеллера, заставляют храповик поворачиваться, но подпружиненная собачка позволяет лишь поворот против часовой стрелки, запрещая обратный поворот.
Что требуется для того, чтобы диффузионное блуждание вдоль направляющей нити
превратить в однонаправленное движение?
Для того чтобы обеспечить однонаправленность движения, можно использовать механизм отбора тепловых движений, разрешающий движение в одном направлении
и запрещающий движение в обратном направлении («демон» Максвелла, «храповик с собачкой» Фейнмана, «ректификация броуновского движения»).
(Демон Максвелла или собачка Фейнмана реализуемы только при их подпитке энергией).
A car bombarded by giant hailstones,
or a hypothetical nano-car under Brownian motion conditions
Random oscillation back and forth
DRIVING WITHOUT ENGINE
Молекулярный «храповик с собачкой» (molecular ratchet-and-pawl mechanism)
Роль храповика с собачкой могут играть энерго-зависимые стерические помехи сзади движущейся частицы.