Un gruppo di ricerca ha fabbricato congiuntamente motori molecolari su un substrato metallico utilizzando supramolecole, e ha invertito con successo la loro rotazione riorganizzando il legame tra le molecole che costituiscono una supramolecola.

Un motore molecolare è una sorta di nanomacchina vitale per sostenere le attività quotidiane degli organismi viventi. È un sogno dei ricercatori di nanotecnologia fabbricare un sistema meccanico guidato da nanomacchine nello stesso modo in cui i sistemi biologici sviluppano motori molecolari in modo auto-organizzato. Mentre i motori molecolari sono già stati creati su superfici di substrato utilizzando molecole organiche, avevano un grosso problema in quanto non erano in grado di cambiare la loro direzione di rotazione. Questo problema è causato dalla loro rigidità strutturale associata a un forte legame tra le molecole che compongono un motore.

In questo studio, il gruppo di ricerca congiunto ha fabbricato motori molecolari strutturalmente flessibili utilizzando una supramolecola, ed è riuscito per la prima volta a manipolare il senso di rotazione dei motori. Una supramolecola ha una struttura complessa, costituito da diverse molecole che sono collegate tra loro da legami idrogeno e/o altri tipi di legami più deboli rispetto ai legami covalenti. Un motore costituito da una supramolecola ruota in una direzione quando viene iniettata corrente elettrica nella molecola. Inoltre, il team è riuscito a invertire la direzione di rotazione del motore riorganizzando le parti del motore tramite l'applicazione di corrente elettrica in determinate condizioni. Il team ha raggiunto questo obiettivo perché le molecole comprendenti supramolecole erano legate da una forza moderata, che non è né troppo forte né troppo debole. Inoltre, poiché il team ha applicato il principio dell'auto-organizzazione nei sistemi biologici alla fabbricazione di motori molecolari, credono che la produzione di massa dei prodotti sia fattibile.

Basandosi su questi risultati positivi, il team mirerà a creare nanomacchine con funzionalità superiori su scala più ampia. Anche, gli studi sul comportamento dei motori molecolari artificiali possono aiutare a comprendere il meccanismo dettagliato di come funzionano i motori molecolari naturali nei sistemi biologici.

Questa ricerca è stata pubblicata in Nano lettere , una rivista dell'American Chemical Society, il 22 giugno, 2015.