I sistemi viventi hanno la capacità di produrre moti molecolari collettivi che hanno un effetto su macroscala, come un muscolo che si contrae tramite l'azione concertata di motori proteici. Per riprodurre questo fenomeno, un team dell'Institut Charles Sadron del CNRS guidato da Nicolas Giuseppone, professore all'Università di Strasburgo, ha realizzato un gel polimerico in grado di contrarsi attraverso l'azione di motori molecolari artificiali. Quando attivato dalla luce, questi motori su scala nanometrica attorcigliano le catene polimeriche nel gel, che di conseguenza si contrae di alcuni centimetri. Un altro vantaggio è che il nuovo materiale è in grado di immagazzinare l'energia luminosa assorbita. Questo articolo è pubblicato in Nanotecnologia della natura del 19 gennaio 2015.

In biologia, i motori molecolari sono insiemi proteici altamente complessi in grado di produrre lavoro consumando energia:partecipano a funzioni biologiche fondamentali come la copiatura del DNA e la sintesi proteica, e sono alla base di tutti i processi di movimento. Individualmente, questi motori funzionano solo su distanze dell'ordine di un nanometro. Però, quando milioni di loro si uniscono possono lavorare in modo completamente coordinato, e la loro azione può avere un effetto su macroscala.

I chimici hanno cercato per molti decenni di produrre questo tipo di movimento utilizzando motori artificiali. Per realizzare questo, i ricercatori dell'Institut Charles Sadron hanno sostituito i punti di reticolazione di un gel, che reticolano tra loro le catene polimeriche, da motori molecolari rotanti costituiti da due parti che possono ruotare l'una rispetto all'altra quando sono fornite di energia. Per la prima volta, sono riusciti a far funzionare i motori in modo coordinato e continuativo, fino alla macroscala:appena i motori vengono attivati ​​dalla luce attorcigliano le catene polimeriche nel gel, che lo fa contrarre.

Proprio come nei sistemi viventi, i motori consumano energia per produrre movimento continuo. Però, questa energia luminosa non è totalmente dissipata:si trasforma in energia meccanica attraverso la torsione delle catene polimeriche, e conservate nel gel. Se il materiale viene esposto alla luce per lungo tempo, la quantità di energia contenuta nella contrazione delle catene polimeriche diventa molto elevata, e può anche innescare una rottura improvvisa del gel. I ricercatori dell'Institut Charles Sadron stanno quindi tentando di sfruttare questo nuovo modo di immagazzinare energia luminosa, e riutilizzarlo in modo controllato.