Los científicos de Ludwig-Maximilians-Universitaet LMU en Munich han desarrollado una nueva clase de motores moleculares que giran unidireccionalmente a velocidades de hasta 1 kHz cuando se exponen a la luz solar a temperatura ambiente. Esta combinación única de características abre nuevas aplicaciones ennanoingeniería.
Los motores moleculares son compuestos químicos sintéticos que pueden convertir la energía suministrada externamente en movimiento mecánico. Estas moléculas, que están diseñadas específicamente para ejecutar movimientos direccionales en respuesta a un estímulo específico, son una condición previa esencial para la construcción de nanomáquinas útiles. Entre las másLos tipos prometedores de 'bloques de motores' moleculares son sustancias cuya conformación tridimensional puede alterarse mediante la exposición a la luz ". Sin embargo, todos los motores moleculares activados por luz descritos hasta ahora utilizan luz ultravioleta como fuente de energía.
Pero esto restringe severamente su rango potencial de aplicación, ya que sus fotones de alta energía pueden tener efectos nocivos en la nanomáquina en su conjunto ", explica el Dr. Henry Dube, que se encuentra en el Departamento de Química de LMU. Dube y sus colegas ahoraencontraron una forma de sortear este obstáculo: han desarrollado una nueva clase de rotor molecular que puede ser impulsado por luz visible, que es menos energética que la radiación UV y, por lo tanto, es menos probable que comprometa el funcionamiento de sistemas más complejos. Los investigadores describen el compuestoy sus propiedades en un artículo publicado en Comunicaciones de la naturaleza .
La base del motor molecular recientemente desarrollado es la molécula hemitioíndigo. El hemitioíndigo es un interruptor fotoeléctrico, que está formado por dos moléculas orgánicas, que están conectadas por un doble enlace de carbono. La exposición a la luz altera la estructura del hemitioíndigo, lo que hace que giresobre el doble enlace central. A diferencia de los motores activados por luz descritos anteriormente, la rotación del motor basado en hemitioíndigo requiere la luz visible menos energética, y gira extremadamente rápido: los investigadores demostraron que la molécula gira, unidireccionalmente,aproximadamente 1000 veces por segundo a temperatura ambiente. "A nosotros mismos nos sorprendió que el motor funcionara tan bien, porque se sabe que muchos motores moleculares no giran de manera constante en una dirección, sino que también giran en el sentido opuesto hasta cierto punto", diceDube. "Dada la complejidad involucrada en el diseño de tales moléculas motoras, es realmente sorprendente que obtuvimos un control completo sobre la dirección de rotación en el fprimer intento. "
El hecho de que el nuevo compuesto pueda funcionar con luz visible también significa que es mucho más versátil que los motores moleculares alimentados por luz descritos anteriormente ". Pero tenemos un largo camino por recorrer antes de que los motores moleculares puedan integrarse en nanomáquinas más complejaspara realizar funciones que son más complicadas que el movimiento rotatorio dirigido que hemos demostrado ahora ", señala Dube." El objetivo a largo plazo en este campo es la miniaturización de máquinas en funcionamiento hasta el rango de tamaño de moléculas orgánicas. Tales nanomáquinas proporcionaríanprecisión sin precedentes en el procesamiento o modificación dirigida de la materia a escala molecular, lo que abre oportunidades completamente nuevas en muchas áreas de investigación ", agrega.
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Materiales proporcionado por Ludwig-Maximilians-Universität München . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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