Фотоуправляемые возвратно-поступательные молекулярные машины типа “гость–хозяин”

Установлены общие принципы функционирования управляемых светом молекулярных машин (light-driven molecular machines) с различными потенциальными энергиями броуновской частицы в силовом поле окружения в основном и возбужденном состояниях. Оптико-механическая связь временных зависимостей заселенности фотовозбужденного состояния частицы и ее координаты описывается в рамках теории, построенной для возвратно-поступательного броуновского фотомотора, состоящего из молекул красителя-гостя и кавитанда-хозяина и приводимого в действие лазерными импульсами. Рассчитаны временные зависимости спектроскопических и механических характеристик в приближении параболических потенциальных профилей основного и возбужденного состояний. Показано, что зависимость средней скорости возвратно-поступательного движения от периода следования сверхкоротких лазерных импульсов является немонотонной функцией с максимумом, определяющим оптимальный режим работы молекулярной машины. В случае, когда втягивание молекулы красителя в полость кавитанда затрудняет образование тушащего флуоресценцию скрученного состояния и константа скорости дезактивации молекулы-гостя убывает с ее координатой, время жизни флуоресценции полностью втянутого в кавитанд красителя существенно увеличивается, в согласии с имеющимися экспериментальными данными. Представленные в работе аналитические соотношения между механическими и оптическими характеристиками рассматриваемых возвратно-поступательных молекулярных машин открывают широкие возможности для управления их движением, а также наблюдаемой для них флуоресценцией.