Scienziati tedeschi hanno sviluppato una nuova classe di motori molecolari che ruotano in modo unidirezionale a velocità fino a 1 kHz se esposti alla luce solare a temperatura ambiente. Questa combinazione unica di caratteristiche apre nuove applicazioni nella nanoingegneria.

I motori molecolari sono composti chimici sintetici in grado di convertire l'energia fornita dall'esterno in movimento meccanico. Tali molecole, che sono specificamente progettati per eseguire movimenti direzionali in risposta a uno stimolo specifico, sono un presupposto essenziale per la costruzione di nanomacchine utili. Tra i tipi più promettenti di "blocchi motore" molecolari vi sono sostanze la cui conformazione tridimensionale può essere alterata dall'esposizione alla luce. "Però, tutti i motori molecolari attivati ​​dalla luce descritti finora utilizzano la luce UV come fonte di energia. Ma questo limita fortemente il loro potenziale campo di applicazione, poiché i suoi fotoni ad alta energia possono avere effetti deleteri sulla nanomacchina nel suo insieme, " spiega il dottor Henry Dube, chi è alla partenza di LMU? Comunicazioni sulla natura mento di Chimica. Dube e i suoi colleghi hanno ora trovato un modo per aggirare questo ostacolo:hanno sviluppato una nuova classe di rotori molecolari che possono essere azionati dalla luce visibile, che è meno energetica della radiazione UV e quindi ha meno probabilità di compromettere il funzionamento di sistemi più complessi. I ricercatori descrivono il composto e le sue proprietà in un articolo pubblicato su Comunicazioni sulla natura .

La base del motore molecolare di nuova concezione è la molecola emithioindigo. L'emitioindigo è un fotointerruttore, che è composto da due molecole organiche, che sono collegati da un doppio legame di carbonio. L'esposizione alla luce altera la struttura dell'emitioindigo, facendolo ruotare attorno al doppio legame centrale. A differenza dei motori ad attivazione luminosa descritti in precedenza, la rotazione del motore basato sull'emitioindaco richiede la luce visibile meno energetica - e ruota estremamente velocemente:i ricercatori hanno dimostrato che la molecola ruota - in modo unidirezionale - circa 1000 volte al secondo a temperatura ambiente. "Noi stessi siamo rimasti sorpresi che il motore funzioni così bene, poiché è noto che molti motori molecolari non ruotano stabilmente in una direzione, ma ruotano anche in senso opposto in una certa misura, " dice Dube. "Data la complessità coinvolta nella progettazione di tali molecole motorie, è davvero sorprendente che abbiamo ottenuto il controllo completo sulla direzione di rotazione al primo tentativo."

Il fatto che il nuovo composto possa essere alimentato dalla luce visibile significa anche che è molto più versatile dei motori molecolari alimentati dalla luce descritti in precedenza. "Ma abbiamo una lunga strada da percorrere prima che i motori molecolari possano essere integrati in nanomacchine più complesse per eseguire funzioni più complicate del movimento rotatorio diretto che abbiamo ora dimostrato, " sottolinea Dube. "L'obiettivo a lungo termine in questo campo è la miniaturizzazione delle macchine operatrici fino alla gamma di dimensioni delle molecole organiche. Tali nanomacchine fornirebbero una precisione senza precedenti nell'elaborazione o nella modifica mirata della materia su scala molecolare, aprendo opportunità completamente nuove in molte aree di ricerca, " Aggiunge.