Investigadores franceses del CNRS y la Université de Bordeaux, en colaboración con un equipo chino, han desarrollado el primer pistón molecular capaz de autoensamblarse. Su investigación representa un avance tecnológico significativo en el diseño de motores moleculares. Tales pistones podrían, por ejemplo, utilizarse para fabricar músculos artificiales o crear polímeros con rigidez controlable. Los resultados se publicaron el 4 de marzo de 2011 en la revista Ciencias .
Los organismos vivos hacen un uso extensivo de motores moleculares para cumplir algunas de sus funciones vitales, como almacenar energía, permitiendo el transporte celular o incluso el movimiento en el caso de bacterias. Dado que los diseños moleculares de tales motores son extremadamente complejos, los científicos buscan crear los suyos propios, versiones más simples. El motor desarrollado por el equipo internacional encabezado por Ivan Huc, Investigador del CNRS en la Unidad “Chimie et Biologie des Membranes et des Nanoobjets”, es un "pistón molecular". Como un pistón real consta de una varilla sobre la que se desliza una parte móvil, excepto que la varilla y la parte móvil tienen solo varios nanómetros de largo.
Más específicamente, la varilla está formada por una molécula delgada, mientras que la parte móvil es una molécula en forma de hélice (ambos son derivados de compuestos orgánicos especialmente sintetizados para este propósito). ¿Cómo puede moverse la molécula helicoidal a lo largo de la barra? La acidez del medio en el que se sumerge el motor molecular controla el avance de la hélice a lo largo de la varilla:aumentando la acidez, la hélice se dibuja hacia un extremo de la varilla, ya que entonces tiene afinidad por esa porción de la molécula delgada. Al reducir la acidez, el proceso se invierte y la hélice va en la otra dirección.
Este dispositivo tiene una ventaja crucial en comparación con los pistones moleculares existentes:el autoensamblaje. En versiones anteriores, que toman la forma de un anillo que se desliza a lo largo de una varilla, la parte móvil se pasa mecánicamente sobre la varilla con extrema dificultad. En cambio, el nuevo pistón se autoconstruye:los investigadores diseñaron la molécula helicoidal específicamente para que se enrolle espontáneamente alrededor de la varilla, conservando la suficiente flexibilidad para sus movimientos laterales.
Al permitir la fabricación a gran escala de tales pistones moleculares, Esta capacidad de autoensamblaje es un buen augurio para el rápido desarrollo de aplicaciones en diversas disciplinas:biofísica, electrónica, química, etc. Al injertar varios pistones juntos de extremo a extremo, podría ser posible, por ejemplo, para producir una versión simplificada de un músculo artificial, Capaz de contratar bajo demanda. Una superficie erizada de pistones moleculares podría, como y cuando se requiera, convertirse en un conductor eléctrico o aislante. Finalmente, una versión a gran escala de la varilla sobre la que pudieran deslizarse varias hélices proporcionaría un polímero de rigidez mecánica ajustable. Esto demuestra que las posibilidades de este nuevo pistón molecular son (casi) infinitas.
