Credito:Università Friedrich–Alexander Erlangen–Norimberga
Sempre più piccoli e complessi:senza la miniaturizzazione, oggi non avremmo i componenti necessari per laptop ad alte prestazioni, smartphone compatti o endoscopi ad alta risoluzione. Attualmente sono in corso ricerche su scala nanometrica su interruttori, rotori o motori costituiti da pochi atomi per costruire quelle che sono note come macchine molecolari. Un team di ricerca della FAU ha costruito con successo la ruota dentata a energia più piccola del mondo con una controparte corrispondente. Il riduttore nano è il primo che può anche essere comandato e azionato attivamente. I risultati dei ricercatori sono stati recentemente pubblicati sulla rivista Nature Chemistry .
La miniaturizzazione svolge un ruolo chiave nell'ulteriore sviluppo delle moderne tecnologie e consente di produrre dispositivi più piccoli che hanno più potenza. Svolge anche un ruolo significativo nella produzione, poiché consente di produrre materiali funzionali e farmaci con livelli di precisione precedentemente senza precedenti. Ora, la ricerca è entrata su scala nanometrica, invisibile ad occhio nudo, concentrandosi su singoli atomi e molecole. L'importanza di questo nuovo campo di ricerca è dimostrata dal Premio Nobel per la Chimica, assegnato nel 2016 per la ricerca sulle macchine molecolari.
Alcuni importanti componenti utilizzati nelle macchine molecolari come interruttori, rotori, pinze, bracci robotici o persino motori esistono già su scala nanometrica. Un ulteriore componente essenziale per qualsiasi macchina è la ruota dentata, che consente cambi di direzione e velocità e consente di collegare i movimenti tra loro. Esistono anche controparti molecolari per le ruote dentate, tuttavia, fino ad ora, si sono mosse solo passivamente avanti e indietro, il che non è estremamente utile per una macchina molecolare.
La ruota dentata molecolare sviluppata dal gruppo di ricerca guidato dal Prof. Dr. Henry Dube, Chair of Organic Chemistry I alla FAU e precedentemente capo di un gruppo di ricerca junior alla LMU di Monaco, misura solo 1,6 nm. Il team di ricerca è riuscito ad alimentare attivamente una ruota dentata molecolare e la sua controparte, risolvendo così un problema fondamentale nella costruzione di macchine su scala nanometrica.
Il riduttore è composto da due componenti interbloccati tra loro e costituiti da soli 71 atomi. Un componente è una molecola di trittico la cui struttura è simile a un'elica o a una ruota a tazze. Il secondo componente è un frammento piatto di una molecola di tioindaco, simile a una piccola piastra. Se la piastra ruota di 180 gradi, l'elica ruota di soli 120 gradi. Il risultato è un rapporto di trasmissione 2:3.
Il nano riduttore è controllato dalla luce, il che lo rende un fotogear molecolare. Poiché sono guidati direttamente dall'energia luminosa, la piastra e l'elica del trittico si muovono in rotazione sincrona bloccata. Il calore da solo non era sufficiente per far ruotare il riduttore, come ha scoperto il team FAU. Quando i ricercatori hanno riscaldato la soluzione attorno al riduttore al buio, l'elica ha girato, ma la piastra no:l'ingranaggio è "scivolato". I ricercatori sono quindi giunti alla conclusione che il nano riduttore può essere attivato e controllato utilizzando una sorgente luminosa. + Esplora ulteriormente
