Por décadas, Los científicos han estado tratando de hacer una verdadera cadena molecular:un conjunto repetido de pequeños anillos entrelazados. En un estudio en Ciencias publicado en línea el 30 de noviembre de Investigadores de la Universidad de Chicago anunciaron el primer método confirmado para crear una cadena molecular de este tipo.

Muchas moléculas descritas como "enlazadas" están unidas con enlaces covalentes fijos, no dos anillos entrelazados que se mueven libremente. La distinción marca una gran diferencia cuando se trata de cómo se mueve la cadena.

"Piense en colgar una cadena de plata en la palma de su mano:se colapsa fácilmente en una piscina plana y puede fluir de su mano, muy diferente de una cadena de cuentas fijas, "dijo Stuart Rowan, profesor del Instituto de Ingeniería Molecular y del Departamento de Química de UChicago y autor principal del artículo.

Las cadenas entrelazadas más largas podrían producir materiales o máquinas con propiedades intrigantes, dijeron los investigadores. Los polímeros, materiales hechos de unidades repetidas unidas entre sí, son extremadamente útiles en la vida cotidiana, componiendo todo, desde plásticos hasta proteínas; y esta nueva forma de combinar las unidades repetidas podría abrir nuevas vías en la ingeniería.

"Una barra de metal es rígida, pero una cadena de metal hecha del mismo material es muy flexible, ", dijo el investigador postdoctoral de UChicago, Qiong Wu, el primer autor del artículo. "Manteniendo la misma composición química pero cambiando la arquitectura, puedes cambiar drásticamente el comportamiento del material ".

Las técnicas anteriores, incluida una que le valió a su inventor una participación en el Premio Nobel de Química de 2016, solo habían podido unir como máximo siete anillos. En lugar de intentar combinar conjuntos de dos o tres bucles en una cadena más grande, el nuevo método combina varios anillos cerrados y bucles abiertos. Agregaron un ion metálico que mantenía unidos los bucles y los anillos, realizó una reacción para cerrar los bucles abiertos y luego retiró el metal para revelar un conjunto de bucles entrelazados todos a la vez, dos docenas o más de bucles de largo.

Debido a que son extremadamente pequeños, cada bucle tiene aproximadamente un nanómetro de diámetro, menos de cien átomos de diámetro:el equipo dedicó mucho tiempo a demostrar que la cadena realmente tenía bucles que giraban libremente. Pero una combinación de técnicas experimentales y computacionales convenció a los investigadores de que eran reales.

Se ha teorizado que tales cadenas deberían absorber bien la energía, una propiedad útil para amortiguar el sonido o absorber vibraciones. Debería usar menos energía para colapsar en configuraciones más pequeñas, ya que se necesita menos energía para mover un anillo que para manipular enlaces covalentes. Incluso es posible que las cadenas se puedan construir para expandirse y contraerse como un acordeón basado en un estímulo; todas habilidades interesantes para máquinas diminutas.

"Esta es realmente una nueva arquitectura de polímeros, que podría ofrecerle todos los beneficios de los polímeros, como una potente funcionalidad y capacidad de sintonización, además de la capacidad de coordinar y diseñar su movimiento a una escala muy pequeña, "dijo el estudiante de posgrado Phil Rauscher, también coautor.

"Estamos muy emocionados de explorar sus propiedades ahora que sabemos cómo hacerlas, "Dijo Rowan.