A molekuláris propeller egy molekula formájú nanoméretű eszköz, amely sajátos alakjából adódóan képes a makroszkopikus csavarokhoz hasonlóan forgó mozgások végrehajtására [1] [2] . A molekuláris légcsavaroknak több molekulaméretű lapátja van, amelyek egy központi tengelyhez vannak rögzítve, amelyek körül forognak, és egy bizonyos szöggel elválasztják egymástól.
A molekuláris légcsavarokat Peter Kral professzor tudományos csoportja tervezte az Illinoisi Egyetemen Chicagóban . Ezek szén nanocsöveken alapuló sík aromás molekulákon kialakított molekuláris pengék [3] . A molekuláris dinamikai modellezés azt mutatja, hogy ezek a légcsavarok hatékony folyadékszivattyúként szolgálhatnak . Szivattyúzási hatékonyságuk a molekulalapátok és magának a folyadéknak a kémiai összetételétől függ. Például, ha a lapátok hidrofóbok , akkor a vízmolekulák taszítják őket, és a propeller hatékony szivattyú lesz ennek a folyadéknak. Ha a lapátok hidrofilek , akkor a vízmolekulák éppen ellenkezőleg, vonzódnak a lapátok végeihez. Ez jelentősen csökkentheti más molekulák áthaladását a propeller körül, és leállíthatja a víz pumpálását .
A molekuláris légcsavarokat molekuláris rotorok forgathatják , amelyek kémiai, biológiai, optikai vagy elektromos eszközökkel [4] [5] [6] vagy racsnis típusú mechanizmusokkal [7] indíthatók . A természet maga hajtja végre a legtöbb biológiai folyamatot nagyszámú molekuláris rotor segítségével, mint például a miocin, a kinecin és az ATP- szintáz [8] . Így például a fehérjét tartalmazó forgó molekulamotorokat a baktériumok flagellaként használják a mozgáshoz.
A molekuláris légcsavarból és molekuláris motorból álló rendszer alkalmazható nanorobotokban , és szivattyúként vagy propulziós berendezésként használható [9] . Ezeknek a nanorendszereknek a jövőbeni alkalmazásai az új analitikai eszközöktől a kémiában és a fizikában, a gyógyszerszállítástól és a génterápiától a biológiában és az orvostudományban , a fejlett nanolaboratóriumokon át a nanorobotokig terjednek , amelyek nanoméretű és mikroszkopikus szinten képesek különféle műveleteket végrehajtani.