La corsa più breve del mondo per distanza, una frazione della larghezza di un capello umano, è stata corsa su piste dorate e argentate, e ci sono volute ben 30 ore. Dato che i veicoli erano invisibili ad occhio nudo, il tuo tipico fan delle corse potrebbe averlo perso. Ma la "nanorace" di aprile è stata un enorme successo per gli scienziati che lavorano su nanoscala. Ha stimolato l'interesse per le macchine molecolari e ha portato a una nuova sorprendente scoperta, riferisce la squadra che è entrata in un "monster truck" di dimensioni nanometriche.

I ricercatori presentano oggi la loro ricerca sulle nanocar al 254th National Meeting &Exposition dell'American Chemical Society (ACS). SINDROME CORONARICA ACUTA, la più grande società scientifica del mondo, terrà la riunione qui fino a giovedì. È dotato di quasi 9, 400 presentazioni su un'ampia gamma di argomenti scientifici.

"L'obiettivo generale era pubblicizzare la nanoscienza al pubblico, "Eric Massone, dottorato di ricerca, dice. "Poi c'è stata la sfida tecnica di manipolare più nanocar contemporaneamente usando un microscopio a scansione a effetto tunnel, o STM, strumento. Inoltre, ogni squadra aveva il suo obiettivo. Il nostro era vedere se potevamo depositare un assemblaggio supramolecolare intatto su una superficie, e controllarne il movimento."

Masson e Saw-Wai Hla, dottorato di ricerca, co-guidava il team dell'Università dell'Ohio. Hanno progettato e costruito l'auto più grande a circa 3,5 nanometri di lunghezza. Ufficialmente chiamato Bobcat Nanowagon, aveva una struttura a forma di H pseudorotaxane con quattro molecole di cucurbituril relativamente grandi come ruote. A causa delle dimensioni, è stato ironicamente soprannominato un monster truck. Ma a differenza dei normali veicoli, non aveva un motore. Quindi, per spostare la nanocar, i ricercatori hanno utilizzato lo strumento STM nel laboratorio di Hla.

"Abbiamo incorporato recettori di carica positiva nell'auto, " dice Hla. "Quindi, se iniettassimo una carica positiva nella punta dell'STM puntata verso l'auto, ci sarebbe repulsione, e la macchina si muoverebbe. Abbiamo scoperto che ha funzionato molto bene".

La competizione, annunciata come la prima gara di nanocar, si è tenuto presso il Centro nazionale francese per la ricerca scientifica (CNRS) a Tolosa il 28 aprile. Sei squadre provenienti da tre continenti hanno imbarcato i loro corridori delle dimensioni di una molecola. Ma poiché lo strumento STM di Tolosa aveva solo quattro punte che potevano controllare ciascuna solo una nanocar, il team dell'Ohio ha tenuto il suo nanowagon nel laboratorio di Hla, ma lo ha "guidato" a distanza dal CNRS.

"La mia comprensione è che questo è stato il primo, " dice Hla. "Abbiamo manipolato l'auto su scala atomica da mezzo globo di distanza."

Il nanowagon di Hla e Masson ha viaggiato per 43 nanometri sulla pista d'oro prima di rimanere bloccato a causa di una sezione particolarmente accidentata della pista e di un'interruzione di corrente nel Midwest. Anche se non ha completato il corso, è andato più lontano di altri tre concorrenti, guadagnando alla squadra un terzo posto.

Masson e Hla affermano che il team dell'Ohio ha scoperto qualcosa di intrigante come risultato della gara. Avevano assemblato il nanowagon sospendendo le molecole del telaio in acqua, aggiungendo le molecole della ruota e poi facendo evaporare l'acqua. Circa il 70 percento delle strutture risultanti sembravano hoverboard a due ruote, alcuni avevano tre ruote, e circa il 10 percento aveva tutte e quattro le ruote. Furono sorpresi di scoprire che pochissime ruote non erano collegate a nulla.

"Ciò significa che è stato più facile rompere il telaio, un legame covalente, che rompere i legami non covalenti tra il telaio e le ruote, " Dice Masson. "Questo è completamente controintuitivo perché in genere un legame non covalente è molto più debole di un legame covalente. È una curiosità teorica".

Come queste informazioni potrebbero applicarsi in definitiva alle macchine molecolari in futuro rimane sconosciuto, sebbene molti scienziati prevedano che veicoli minuscoli come questi potrebbero essere utilizzati nell'elettronica e nell'archiviazione dei dati. Masson e Hla sottolineano entrambi che il lavoro è ancora nelle sue fasi iniziali. Prima che arrivino le domande, gli scienziati devono capire come si comportano le molecole su scala atomica.

"La nostra eccitazione riguarda davvero la scienza fondamentale, " dice Hla. "Questo è solo l'inizio."