Un equipo de científicos de la Universidad de Ohio, Laboratorio Nacional Argonne, La Universitié de Toulouse en Francia y el Instituto de Ciencia y Tecnología Nara en Japón, dirigido por el profesor de física de Ohio Saw-Wai Hla y el profesor Gwenael Rapenne de Toulouse, desarrollaron una hélice molecular que permite rotaciones unidireccionales en la superficie de un material cuando está energizado.

En naturaleza, Las hélices de moléculas son vitales en muchas aplicaciones biológicas que van desde las bacterias nadadoras hasta el transporte intracelular, pero hélices moleculares sintéticas, como lo que se ha desarrollado, son capaces de operar en entornos más duros y bajo un control preciso. Este nuevo desarrollo es una hélice molecular de componentes múltiples especialmente diseñada para operar en superficies sólidas. Esta pequeña hélice se compone de tres componentes; un engranaje molecular con forma de trinquete como base, una hélice de tres palas, y un átomo de rutenio que actúa como un cojinete de bolas atómico que conecta los dos. El tamaño de la hélice es de solo 2 nanómetros (nm) de ancho y 1 nm de alto.

"Lo que tiene de especial nuestra hélice es su diseño de componentes múltiples que se vuelve quiral en la superficie del cristal de oro, es decir, forma engranajes inclinados hacia la derecha o hacia la izquierda, ", dijo Hla." Esta quiralidad dicta la dirección de rotación cuando se energiza ".

Hla y su equipo también han podido manipular y registrar mecánicamente las rotaciones escalonadas de la molécula. Esto les permite comprender los movimientos detallados a nivel de una sola molécula, permitiendo una visualización directa de la rotación de las hélices moleculares individuales a partir de imágenes adquiridas en cada paso de rotación.

La rotación ocurre por un campo eléctrico aplicado, por transferencia de energía electrónica o por fuerza mecánica con una punta de microscopio de efecto túnel. A través de este suministro de energía, los científicos pueden controlar la rotación y apagar la hélice negándole energía.

Aunque la hélice molecular desarrollada aquí es para investigar la comprensión fundamental de su funcionamiento, tales hélices moleculares pueden encontrar aplicaciones potenciales desde los catalizadores hasta la medicina.

Las máquinas moleculares se han convertido recientemente en un tema de tendencia en nanotecnología, con el interés en esta área de investigación en aumento cuando se otorgó el Premio Nobel de Química 2016 por el "diseño y síntesis de máquinas moleculares".

El artículo de Hla "Una hélice molecular quiral diseñada para rotaciones unidireccionales en una superficie" se ha publicado en Comunicaciones de la naturaleza .