Investigadores del instituto de investigación MESA + de la Universidad de Twente están construyendo máquinas moleculares capaces de ejercer una fuerza medible a nanoescala y en un entorno fluido. El diseño de estas máquinas se basa en túbulos supramoleculares autoensamblados que pueden acumular y almacenar energía de la luz y convertirla en un trabajo mecánico. Los túbulos se inspiraron en las estructuras biomoleculares que transportan la carga molecular en las células. La investigación ha sido publicada en la principal revista científica. PNAS .

Las máquinas moleculares, dispositivos de tamaño nanométrico que convierten la energía en movimiento, han sido un tema candente a nivel mundial desde que Ben Feringa ganó el premio Nobel el año pasado. Es un campo de investigación relativamente nuevo, pero en la naturaleza las máquinas moleculares se encuentran en todas partes; por ejemplo, son responsables de la contracción muscular, locomoción en espermatozoides y bacterias, división celular, y replicación del ADN dentro del núcleo celular.

Autoensamblaje

Debido a su escala extremadamente pequeña, y el hecho de que la mayoría de las máquinas moleculares artificiales solo pueden funcionar cuando están suspendidas en un líquido, generalmente es imposible cosechar la fuerza que pueden ejercer mientras operan en un ambiente "tormentoso" con el movimiento browniano omnipresente (ubicuo) (movimiento aleatorio de partículas suspendidas en un fluido). Sin embargo, hacer que estas fuerzas sean mensurables es exactamente lo que se necesita para ponerlas en práctica. Tibor Kudernac, Investigador de la Universidad de Twente y ex colega de Ben Feringa, por lo tanto, se propuso el objetivo de desarrollar máquinas moleculares sintéticas cuyo poder pudiera medirse y ponerse en práctica. Lograr esto, se encaminó hacia la química supramolecular, y el autoensamblaje en particular. Kudernac y sus co-investigadores han desarrollado bloques de construcción químicos que se agrupan naturalmente para formar túbulos, estructuras en forma de tubo de hasta un micrómetro de largo y pocos nanómetros de ancho. Cuando estos túbulos se iluminan con luz, La tensión mecánica se acumula en su estructura hasta que se excede un valor umbral y la estructura se desmorona abruptamente, liberando la energía. De este modo, los investigadores lograron convertir la energía luminosa en una energía de deformación almacenada que posteriormente alimenta la respuesta mecánica específica.