Los científicos alemanes 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 en nanoingeniería.

Los motores moleculares son compuestos químicos sintéticos que pueden convertir la energía suministrada externamente en movimiento mecánico. Tales moléculas, que están específicamente diseñados para ejecutar movimientos direccionales en respuesta a un estímulo específico, son una condición previa esencial para la construcción de nanomáquinas útiles. Entre los tipos más prometedores de "bloques de motores" moleculares se encuentran las 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, quién está en LMU's Depart Comunicaciones de la naturaleza ment de la Química. Dube y sus colegas ahora han encontrado 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 compuesto y sus propiedades en un artículo publicado en Comunicaciones de la naturaleza .

La base del motor molecular recientemente desarrollado es la molécula hemitioíndigo. Hemithioindigo es un photoswitch, que está formado por dos moléculas orgánicas, que están conectados por un doble enlace de carbono. La exposición a la luz altera la estructura del hemitioíndigo, haciendo que gire alrededor del 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 nos sorprendió que el motor funcionara tan bien, porque se sabe que muchos motores moleculares no giran constantemente en una dirección, pero también giran en el sentido opuesto hasta cierto punto, "dice Dube." Dada la complejidad involucrada en el diseño de tales moléculas motoras, es realmente sorprendente que obtuvimos un control total sobre la dirección de rotación en el primer intento ".

El hecho de que el nuevo compuesto pueda funcionar con luz visible también significa que es mucho más versátil que los motores moleculares de luz descritos anteriormente. "Pero tenemos un largo camino por recorrer antes de que los motores moleculares puedan integrarse en nanomáquinas más complejas para realizar funciones que son más complicadas que el movimiento rotatorio dirigido que hemos demostrado ahora". "Dube señala." El objetivo a largo plazo en este campo es la miniaturización de las máquinas en funcionamiento hasta el rango de tamaño de las moléculas orgánicas. Tales nanomáquinas proporcionarían una precisión sin precedentes en el procesamiento o modificación dirigida de la materia a escala molecular, abriendo oportunidades completamente nuevas en muchas áreas de investigación, " él añade.