Los investigadores han diseñado dos tipos de bloques de construcción de tamaño nanométrico que pueden conectarse automáticamente en cubos y volver a formar componentes individuales en función de la temperatura de su entorno. Este logro es otro paso hacia los sistemas químicos que imitan la vida de manera más realista.

"Imagínese mezclar dos líquidos juntos, como tinta y agua. Automáticamente harán el simple proceso químico de dispersión hasta que estén perfectamente mezclados, ", dijo el profesor Shuichi Hiraoka del Departamento de Ciencias Básicas de la Universidad de Tokio.

"Sin embargo, no existe un proceso químico para separar automáticamente el agua y la tinta; es necesario hervir el agua para convertirla en gas para separarla de la tinta, "añadió.

Los nuevos bloques de construcción diseñados por el equipo de Hiroka pueden conectarse o mezclarse automáticamente debido a las diferentes estabilidades de temperatura de los cubos que forman.

Los dos tipos de bloques de construcción son casi idénticos y tienen forma de copos de nieve. Los investigadores los colorean de rojo o azul en diagramas esquemáticos. Un cubo ensamblado a partir de bloques rojos es estable por debajo de 130 grados Celsius (266 grados Fahrenheit), mientras que un cubo ensamblado a partir de bloques azules es estable solo por debajo de 65 grados Celsius (149 grados Fahrenheit).

Cuando se mantienen separados, los bloques de construcción se conectan en cubos uniformes completamente rojos o completamente azules.

Cuando los dos tipos de cubos se mezclan a temperatura ambiente (25 grados Celsius, 77 grados Fahrenheit), los bloques de construcción rojo y azul se recombinan automáticamente en el tipo de cubos más estable, que se componen de cualquier combinación de tres bloques rojos y tres azules. Esta mezcla de cubos rojo-azul es análoga a la tinta y el agua bien mezcladas.

Cuando los investigadores quieren mezclar los cubos rojo-azul para reformar cubos completamente rojos y completamente azules, hacen un simple cambio de temperatura en dos pasos. Esta habilidad representa un logro químico que no es posible con una mezcla de tinta y agua.

Primero, calientan la mezcla hasta que hierva (100 grados Celsius, 212 grados Fahrenheit). Los cubos azules se vuelven inestables y flotan como moléculas individuales, mientras que los bloques de construcción rojos se recombinan en cubos completamente rojos.

Luego, Los investigadores enfrían rápidamente la mezcla (0 grados Celsius, 32 grados Fahrenheit) para que los cubos rojos permanezcan juntos mientras que los bloques de construcción azules se ensamblan automáticamente en cubos completamente azules.

Los investigadores también pueden evitar que una mezcla de cubos completamente rojos y completamente azules se mezclen con los cubos mezclados de rojo y azul más estables llenando los cubos con algo, por ejemplo, otras moléculas como los hidrocarburos. Las moléculas invitadas bloquean eficazmente los cubos cerrados desde el interior para que los bloques de construcción no puedan meterse en otros, combinaciones de cubos más estables.

"En el futuro, planeamos desarrollar un sistema químico aún más complicado basado en cubos moleculares, utilizando la capacidad única de autoensamblaje y una variedad de fuentes de energía más allá del calor, "dijo Hiraoka.