(PhysOrg.com) - En el desarrollo de futuros dispositivos moleculares, nuevas tecnologías de visualización, y "músculos artificiales" en dispositivos nanoelectromecánicos, Es probable que las moléculas funcionales desempeñen un papel principal.

Rotaxanos, una familia de tales moléculas, son diminutos, Estructuras entrelazadas mecánicamente que consisten en una molécula en forma de mancuerna cuya sección de varilla está rodeada por un anillo. Estas estructuras se comportan como máquinas moleculares, "con el anillo moviéndose a lo largo de la barra de una estación a otra cuando es estimulado por una reacción química, luz o acidez.

Para darse cuenta del potencial de estas máquinas moleculares, sin embargo, es necesario comprender y medir su función a nanoescala. Los métodos anteriores para observar su funcionamiento han implicado mediciones químicas en solución y el estudio de conjuntos de ellos adheridos a superficies, pero ninguno ha proporcionado una imagen precisa de su función en entornos que son relevantes para el funcionamiento de dispositivos moleculares.

Ahora, un equipo multidisciplinario de investigadores de UCLA, Northwestern University, UC Merced, La Universidad Estatal de Pensilvania y Japón han logrado observar interacciones de una sola molécula de rotaxanos biestables que funcionan en su entorno nativo.

Los hallazgos del equipo se publican en la edición actual de la revista. ACS Nano .

Dirigido por Paul Weiss de UCLA y Fraser Stoddart de Northwestern University, el equipo desarrolló un diseño molecular que unía firmemente los rotaxanos a una superficie, lo que les permite ser examinados individualmente en su entorno nativo mediante un microscopio de túnel de barrido (STM). Usando esta tecnología, los investigadores pudieron registrar cambios de estación por los anillos de los rotaxanos a lo largo de sus varillas en respuesta a señales electroquímicas.

Previamente, Los rotaxanos tuvieron que agruparse para su estudio debido a su movilidad y flexibilidad cuando se adhieren a superficies. Y debido a que los instrumentos STM utilizan una punta atómicamente delgada para palpar las superficies a nanoescala, de la misma manera que una persona ciega lee Braille, la naturaleza flexible de los rotaxanos hizo que fuera difícil estudiarlos individualmente. El diseño molecular del equipo de investigación, sin embargo, ayudó a reducir significativamente esta flexibilidad.

El STM desarrollado por el equipo permite estudios mucho más detallados de máquinas moleculares, lo que lleva a una mayor comprensión de cómo interactúan con sus vecinos y cómo podrían trabajar juntos en dispositivos nanoelectromecánicos.