• Home
  • Química
  • Astronomía
  • Energía
  • Naturaleza
  • Biología
  • Física
  • Electrónica
  • Ingeniería mecánica a nivel molecular:Autoensamblaje de nano-rotores (w / Video)

    Varillas de sexifenil-dicarbonitrilo forman espontáneamente rotores de tres palas. Impulsado por energía térmica, comienzan a girar en su jaula de panal. Crédito:Gráfico:Dirk Kuehne, TUM

    Los científicos alemanes de la Technische Universitaet Muenchen han logrado dirigir el autoensamblaje de moléculas en forma de varilla en rotores de solo unos pocos nanómetros de tamaño. Los diminutos sistemas sirven para el estudio de las fuerzas que actúan sobre moléculas en superficies y estructuras en forma de jaula. Sus hallazgos se publican en la edición actual en línea de la procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias .

    En el nanomundo muchas cosas son diferentes. Los científicos recién comenzaron a desvelar y aprovechar las leyes y principios subyacentes. Un equipo asociado con el profesor Johannes Barth del Departamento de Física de la TU Muenchen ahora ha logrado capturar moléculas en forma de varilla en una red bidimensional de tal manera que forman de forma autónoma pequeños rotores que giran en sus jaulas en forma de panal.

    La naturaleza misma proporciona el modelo a seguir para tales sistemas autoorganizados. Así es como las proteínas acercan tanto a los reactivos que pueden tener lugar reacciones, reacciones que solo son posibles en una proximidad muy cercana. Estos efectos se utilizan en los catalizadores:los reactantes de superficie encuentran su camino entre sí en la superficie de estos facilitadores. Sin embargo, el codiciado sueño de utilizar los efectos de la autoorganización de tal manera que las nano máquinas se ensamblen solas es todavía una cosa del futuro.

    Impulsado por energía térmica, los nano-rotores comienzan a girar. Crédito:Video:Florian Klappenberger, TUM

    Los rotores desarrollados en Garching son un paso importante en esta dirección. Primero, los físicos construyeron una extensa red nano permitiendo que los átomos de cobalto y las moléculas en forma de varilla de sexifenil-dicarbonitrilo reaccionen entre sí sobre una superficie plateada. Esto da como resultado una celosía en forma de panal de extrema regularidad con una estabilidad asombrosa. Como el grafeno por el que sus descubridores fueron galardonados con el Premio Nobel hace solo unas semanas, esta red tiene exactamente un átomo de espesor.

    Cuando los investigadores agregaron más bloques de construcción moleculares, las varillas se juntaron espontáneamente, típicamente en grupos de tres, en una celda de panal mientras que las celdas vecinas permanecieron vacías. Las moléculas amistosas deben haber tenido una razón para organizarse en tríos. Bajo un microscopio de efecto túnel, los científicos pudieron reconocer por qué. Las tres moléculas se orientaron a sí mismas de tal manera que los extremos de nitrógeno se enfrentaron cada uno a un átomo de hidrógeno con anillo de fenilo. Esta disposición de rotor de tres palas es tan energéticamente ventajosa que las moléculas mantienen esta estructura incluso cuando la energía térmica la impulsa a girar.

    Debido a que la celda de panal no es redonda, pero hexagonal, Hay dos posiciones diferentes para los rotores que se pueden distinguir como resultado de las interacciones entre los átomos de nitrógeno externos y los átomos de hidrógeno de la pared celular. Es más, las tres moléculas se ordenan en sentido horario y antihorario. En experimentos a varias temperaturas cuidadosamente controladas, los físicos pudieron "congelar" los cuatro estados y examinarlos de cerca. De este modo, pudieron determinar la energía de estos umbrales a partir de la temperatura a la que se reanudó la rotación.

    "Esperamos que en el futuro podamos extender estos sencillos modelos mecánicos a la conmutación óptica o electrónica, ", dice el profesor Johannes Barth." Podemos establecer un tamaño de celda específico, podemos incorporar específicamente más moléculas y estudiar su interacción con la superficie y la pared celular. Estas estructuras autoorganizadas tienen un potencial enorme ".


    © Ciencia http://es.scienceaq.com