(PhysOrg.com) -- Nello sviluppo di futuri dispositivi molecolari, nuove tecnologie di visualizzazione, e "muscoli artificiali" nei dispositivi nanoelettromeccanici, è probabile che le molecole funzionali svolgano un ruolo primario.

Rotassani, una famiglia di tali molecole, sono piccoli, strutture meccanicamente interconnesse che consistono in una molecola a forma di manubrio la cui sezione dell'asta è circondata da un anello. Queste strutture si comportano come "macchine" molecolari, " con l'anello che si muove lungo l'asta da una stazione all'altra quando stimolato da una reazione chimica, luce o acidità.

Per realizzare il potenziale di queste macchine molecolari, però, è necessario comprendere e misurare la loro funzione su scala nanometrica. I metodi precedenti per osservare il loro funzionamento hanno comportato misurazioni chimiche in soluzione e lo studio di raccolte di essi attaccati alle superfici, ma nessuno dei due ha fornito un quadro accurato della loro funzione in ambienti rilevanti per il funzionamento dei dispositivi molecolari.

Ora, un team multidisciplinare di ricercatori dell'UCLA, Università nordoccidentale, UC Merced, La Pennsylvania State University e il Giappone sono riusciti a osservare le interazioni di singole molecole di rotassani bistabili funzionanti nel loro ambiente nativo.

I risultati del team sono pubblicati nell'edizione corrente della rivista ACS Nano .

Guidati da Paul Weiss dell'UCLA e Fraser Stoddart della Northwestern University, il team ha sviluppato un design molecolare che fissava saldamente i rotassani a una superficie, consentendo loro di essere esaminati individualmente nel loro ambiente nativo da un microscopio a effetto tunnel (STM). Utilizzando questa tecnologia, i ricercatori sono stati in grado di registrare i cambiamenti delle stazioni da parte degli anelli dei rotassani lungo le loro aste in risposta a segnali elettrochimici.

In precedenza, rotaxanes dovevano essere raggruppati per lo studio a causa della loro mobilità e flessibilità quando attaccati alle superfici. E poiché gli strumenti STM utilizzano una punta atomicamente sottile per tastare le superfici su scala nanometrica più o meno allo stesso modo in cui una persona cieca legge il Braille la natura flessibile dei rotaxani ha reso difficile studiarli individualmente. Il design molecolare del gruppo di ricerca, però, contribuito a ridurre significativamente questa flessibilità.

L'STM sviluppato dal team consente studi molto più dettagliati di macchine molecolari, portando a una maggiore comprensione di come interagiscono con i loro vicini e come potrebbero lavorare insieme in dispositivi nanoelettromeccanici.