Ricercatori francesi del CNRS e dell'Université de Bordeaux, in collaborazione con un team cinese, hanno sviluppato il primo pistone molecolare in grado di autoassemblarsi. La loro ricerca rappresenta un significativo progresso tecnologico nella progettazione di motori molecolari. Tali pistoni potrebbero, Per esempio, essere utilizzato per fabbricare muscoli artificiali o creare polimeri con rigidità controllabile. I risultati sono pubblicati il 4 marzo 2011 sulla rivista Scienza .
Gli organismi viventi fanno ampio uso di motori molecolari nell'adempimento di alcune delle loro funzioni vitali, come immagazzinare energia, consentendo il trasporto cellulare o addirittura lo spostamento in caso di batteri. Poiché i layout molecolari di tali motori sono estremamente complessi, gli scienziati cercano di creare il proprio, versioni più semplici. Il motore sviluppato dal team internazionale guidato da Ivan Huc, Ricercatore CNRS presso l'Unità “Chimie et Biologie des Membranes et des Nanoobjets”, è un “pistone molecolare”. Come un vero pistone, è costituito da un'asta su cui scorre una parte mobile, tranne che l'asta e la parte mobile sono lunghe solo alcuni nanometri.
Più specificamente, l'asta è formata da una sottile molecola, mentre la parte mobile è una molecola a forma di elica (entrambi sono derivati di composti organici appositamente sintetizzati). Come può la molecola elicoidale muoversi lungo l'asta? L'acidità del mezzo in cui è immerso il motore molecolare controlla l'andamento dell'elica lungo l'asta:aumentando l'acidità, l'elica è tirata verso un'estremità dell'asta, poiché ha quindi un'affinità per quella porzione della molecola sottile. Riducendo l'acidità, il processo si inverte e l'elica va nella direzione opposta.
Questo dispositivo ha un vantaggio cruciale rispetto ai pistoni molecolari esistenti:l'autoassemblaggio. Nelle versioni precedenti, che assumono la forma di un anello che scorre lungo un'asta, la parte mobile viene passata meccanicamente sull'asta con estrema difficoltà. Al contrario, il nuovo pistone è autocostruzione:i ricercatori hanno progettato appositamente la molecola elicoidale in modo che si avvolga spontaneamente attorno allo stelo, pur mantenendo una flessibilità sufficiente per i suoi movimenti laterali.
Consentendo la produzione su larga scala di tali pistoni molecolari, questa capacità di autoassemblaggio è di buon auspicio per il rapido sviluppo di applicazioni in varie discipline:biofisica, elettronica, chimica, ecc. Innestando insieme più pistoni end-to-end, potrebbe essere possibile, Per esempio, per produrre una versione semplificata di un muscolo artificiale, in grado di contrattare su richiesta. Una superficie irta di pistoni molecolari potrebbe, come e quando richiesto, diventare un conduttore elettrico o un isolante. Finalmente, una versione su larga scala dell'asta su cui potrebbero scorrere diverse eliche fornirebbe un polimero di rigidità meccanica regolabile. Questo dimostra che le possibilità per questo nuovo pistone molecolare sono (quasi) infinite.
