(PhysOrg.com) - Científicos de la Universidad de Glasgow han imaginado el autoensamblaje de nanopartículas, desvelando el anteproyecto para la construcción de máquinas moleculares de diseño átomo por átomo.
Determinar cómo se construyen las nanopartículas es clave para desarrollar nuevos "materiales inteligentes", dispositivos electrónicos, y comprensión de la biomecánica que opera en las células vivas.
La capacidad de controlar este autoensamblaje tiene profundas consecuencias para el desarrollo de nuevas tecnologías, así como para comprender las bases de la química compleja. y por ejemplo, los orígenes de la vida.
En un estudio publicado en la revista Science esta semana, investigadores en Glasgow, junto con colegas de la Universidad de Bielefeld, Alemania, ideó un experimento que les permitió observar la construcción de moléculas alrededor de lo que parecía ser un grupo de plantillas transitorias.
El experimento implicó la construcción de un sistema de reactor de flujo para el ensamblaje de las nanopartículas en condiciones dinámicas de "flujo". Este nuevo enfoque experimental permite examinar el autoensamblaje de una nueva manera a nivel nano, dando lugar a información mecanicista sin precedentes que desenmascara las complejidades del autoensamblaje molecular.
El autoensamblaje describe el proceso mediante el cual los objetos forman una disposición particular sin ninguna manipulación externa.
Durante el experimento, Los investigadores observaron el autoensamblaje de las moléculas de la rueda de óxido de molibdeno alrededor de una estructura intermedia en el centro de la rueda que encontraron que era la "plantilla" o andamio utilizado para construir la molécula más grande. Una vez completada la molécula de rueda de óxido de molibdeno, que tiene solo 3,6 nanómetros de diámetro, la plantilla fue expulsada, liberándolo para repetir el proceso.
Los investigadores pudieron "fotografiar" este proceso y la plantilla utilizando cristalografía de rayos X.
Profesor Leroy Cronin, Cátedra Gardiner de Química, Departamento de Química, quien ideó y dirigió el estudio, dijo:“Este avance es muy importante ya que en la construcción de nanoobjetos moleculares debemos confiar en el 'autoensamblaje' donde los objetos a nanoescala se construyen a sí mismos - un proceso que es casi imposible de entender o controlar usando la corriente paso a paso enfoques de síntesis química
"Por lo tanto, Comprender el proceso de ensamblaje es vital si queremos crear una nueva gama de nanoobjetos funcionales.
“Este descubrimiento podría abrir el camino para el ensamblaje diseñado de una amplia gama de nanopartículas definidas con precisión con aplicaciones en electrónica, medicamento, y catálisis para permitir el diseño de nanosensores y máquinas nanofuncionales inteligentes o inteligentes, sin mencionar las implicaciones fundamentales con respecto al ensamblaje de sistemas químicos complejos, el ejemplo más espectacular son las células vivas ".
La idea de "máquinas moleculares", fue popularizado por el ingeniero estadounidense Eric Drexler a partir de la década de 1970 e implica controlar las posiciones de las moléculas en las reacciones químicas para obtener el resultado deseado.
Si bien los científicos ya pueden sintetizar muchas sustancias y materiales en química a través de las interacciones de diferentes compuestos, a nanoescala, la tarea se vuelve casi imposible porque se vuelve más difícil de controlar.
Cronin agregó:"Este resultado es enormemente interesante, no solo llegamos al autoensamblaje de "imagen" por primera vez utilizando este tipo de sistema de flujo, Este descubrimiento nos permitirá idear nuevos tipos de planos que podrían permitir el ensamblaje de una clase completamente nueva de nanopartículas de diseño que abren un mundo completamente nuevo de descubrimientos y aplicaciones.
“Este enfoque también dará información sobre la fidelidad del autoensamblaje que es de gran interés de actualidad, especialmente en relación con los impactos en la salud de las nanopartículas en nuestro medio ambiente”.
El papel, titulado:"Revelación de la plantilla transitoria en el autoensamblaje de una nano rueda de óxido molecular" es el artículo de portada de la última edición de la revista Ciencias .