Ю. В. Малюкин, д-р физ мат наук, проф., зав отд нанокристаллических

Атомная гранулярность (дискретность). Наноразмерные объекты построены из дискретной комбинации целого числа взаимодействующих между собой атомов. Поэтому представление о непрерывном изменении некоторого пространственного параметра неприменимы к наномиру.
Так, например, вращение ротора наноразмерного двигателя уже нельзя представлять как непрерывный процесс, поскольку по периметру ротора расположено фиксированное число атомов или их комбинаций в виде молекулярных доменов. Вращение такого ротора (как, например, в случае АТФ-синтазы или мотора бактериального жгутика) - это последовательное перемещение между дискретными положениями - повороты на дискретные углы. Это не плавное вращение, а скачки ротора из одного положения в другое, в том случае, когда на ротор действует "порция" энергии достаточная для такого перескока. При этом, несмотря на такую атомную гранулярность, в нанотехнологии все равно используют понятия ось вращения и точка опоры или подвеса для теоретического описания процессов механического движения.
Из-за атомной гранулярности в бионанотехнологии неприменимы обычные континуальные представления, используемые в инженерии. Такие макроскопические коллективные свойства как вязкость и трение


22

не определены для дискретных наборов атомов. Вместо них следует использовать индивидуальные свойства каждого атома и взаимодействия между атомами по законам квантовой механики.

Квантовомеханические задачи для биомакромолекул невозможно решить точно, но, к счастью, большинство основных свойств бионано­систем можно оценить качественно, используя упрощающие предполо­жения. Прежде всего, используется представление о ковалентных связях, с помощью которых атомы объединяются в стабильные молекулы определённой геометрии. Затем используют несколько типов взаимо­действий атомов не связанных ковалентно - стерическое отталкивание несвязанных атомов, электростатические взаимодействия, водородные связи. Вообще говоря, биомолекулы могут быть представлены как сочлененные цепочки атомов, которые (атомы) взаимодействуют между собой всего несколькими вполне определёнными типами взаимодействий.