Le molecole morbide depositate su superfici metalliche sono state guidate utilizzando un microscopio a effetto tunnel (STM) senza tirarle o spingerle meccanicamente, ma inducendo eccitazioni anelastiche con la corrente di tunneling.

Nella nanoscienza, rispetto alle molecole rigide, è difficile controllare il movimento delle molecole morbide a causa della loro flessibilità. In particolare, solo una parte delle molecole morbide è adatta ad assorbire l'energia della corrente di tunneling che dovrebbe essere utilizzata per indurre il movimento, e non cambiamenti conformazionali delle molecole.

Una collaborazione guidata da Waka Nakanishi e Katsuhiko Ariga presso WPI-MANA ​​e We-hyo Soe e Christian Joachim presso GNS e WPI-MANA ​​Satellite, CEMES-CNRS di Tolosa progettato, sintetizzato e caratterizzato una molecola conformazionalmente flessibile costituita da due pale binaphtyl montate su un semplice chassis di fenile. Le modalità di vibrazione delle pale laterali possono essere sfruttate per indurre il movimento della molecola su una superficie di Au(111) utilizzando effetti tunneling anelastici STM. La molecola ha due diverse configurazioni non planari in soluzione che conserva quando viene assorbita in superficie. Però, sulla superficie metallica è possibile scambiare molecole, uno alla volta, ad una configurazione flat utilizzando uno specifico protocollo di manipolazione meccanica STM. La configurazione flat è quella più interessante per questo lavoro, perché solo le molecole piatte possono essere spostate in modo controllabile sulla superficie da eccitazioni STM locali. Una volta che assumono questa configurazione, le molecole sono ragionevolmente stabili sulla superficie.

Le molecole nella configurazione piatta sono state caratterizzate per determinare i punti in cui dovrebbero essere iniettati gli elettroni tunneling per farli muovere sulla superficie senza spingerli meccanicamente. Infatti, a seconda della posizione in cui la corrente di tunneling entra nella molecola, questo può assumere una configurazione non planare (diversa da quella originale) invece di muoversi. Se la corrente viene applicata nel punto corretto, la molecola può muoversi in modo controllato. La caratterizzazione sperimentale delle molecole è stata completata da simulazioni di dinamica molecolare e calcoli della teoria del funzionale della densità, che ha contribuito a scoprire l'energia delle molecole. Ad aprile 2017, ha avuto luogo una 'nanocar race', in cui diverse macchine molecolari sintetizzate da gruppi di tutto il mondo gareggiavano con l'obiettivo di coprire una distanza prestabilita su una superficie d'oro nel minor tempo possibile, guidato da suggerimenti STM. La molecola presentata in questo documento è uno dei veicoli che hanno preso parte alla gara.