Negli ultimi decenni, i ricercatori hanno costruito minuscole macchine molecolari che ruotano o trasportano altre molecole. Tuttavia, è difficile determinare il lavoro meccanico e le forze prodotte da questi minuscoli aggeggi, il che è importante quando li si usa come nanorobot o nei muscoli artificiali. Ora, nel Journal of the American Chemical Society , i ricercatori riportano motori molecolari che si attorcigliano e si districano come giocattoli rotanti, consentendo la misurazione dell'energia e della coppia delle loro rotazioni.

La natura produce già una varietà di macchine molecolari, sia nei flagelli simili a capelli che spingono i batteri sia nell'enzima rotante che produce l'adenosina trifosfato (ATP) composto che immagazzina energia. I ricercatori hanno creato le proprie versioni con l'obiettivo di utilizzarle come trasportatori o pompe o per realizzare materiali in grado di immagazzinare e rilasciare energia meccanica. Sebbene ora esistano molti progetti, rimane difficile progettarli per rotazioni ripetitive e misurare quanto lavoro, o forza applicata a distanza, possono esercitare. Quindi, Nicolas Giuseppone e colleghi hanno deciso di costruire macchine molecolari con movimento ciclico reversibile che consentisse loro di fare proprio questo.

I ricercatori hanno costruito una macchina molecolare a forma di otto con un motore rotante al centro e una catena polimerica in ciascuno dei suoi due anelli. La luce ultravioletta ha attivato la rotazione all'intersezione della figura otto e ha fatto sì che gli anelli si attorcigliassero l'uno intorno all'altro una, due o tre volte. Quando la luce veniva spenta, le macchine con anelli più piccoli si svolgevano gradualmente per alleviare la tensione, proprio come lo svolgimento di un giocattolo vorticoso. I ricercatori hanno quindi condotto esperimenti di torsione-distorsione a diverse temperature per calcolare il lavoro, la forza e la coppia. Il vortice ha esercitato una coppia simile al noto enzima che produce ATP, fornendo così uno sguardo promettente sull'energia meccanica che potrebbe essere immagazzinata e rilasciata da queste minuscole macchine. + Esplora ulteriormente

Gli esperimenti su una singola molecola rivelano la capacità di forza dei motori molecolari artificiali