Las moléculas que se posan en una superficie utilizada para probar nanocoches se parecen más a obstáculos, según investigadores de la Universidad Rice y la Universidad Estatal de Carolina del Norte que prueban la movilidad de automóviles de una sola molécula al aire libre. Crédito:Rice / Estado de Carolina del Norte 
Los investigadores de la Universidad de Rice que desarrollaron los primeros nanocoches y sus colegas de la Universidad Estatal de Carolina del Norte encontraron en pruebas recientes que conducir sus vehículos en condiciones ambientales, expuestos al aire libre, en lugar de un vacío - se volvió peligroso después de un tiempo porque los autos hidrofóbicos de una sola molécula se pegaron a la "carretera" y crearon lo que equivalía a grandes baches de velocidad.
Los hallazgos se informaron en la publicación de la American Chemical Society Revista de química física C .
El trabajo del químico de Rice James Tour, El químico analítico de NC State, Gufeng Wang, y sus colegas vinieron mientras Rice se preparaba para participar en la primera carrera de NanoCar en Toulouse. Francia, en octubre. Los investigadores de Rice son miembros de uno de los cinco equipos internacionales que planean participar en la competencia.
Al igual que en el mundo macro, Las condiciones de conducción son importantes para los nanocoches en movimiento. Aunque la carrera se llevará a cabo en un vacío ultrafrío, los investigadores de Rice pensaron que era prudente estudiar cómo le iría a su último modelo de nanocoches en un entorno más natural.
"Nuestro objetivo a largo plazo es fabricar nanomáquinas que funcionen en entornos ambientales, ", Dijo Tour." Ahí es cuando mostrarán el potencial para convertirse en herramientas útiles para la medicina y la fabricación de abajo hacia arriba ".
La última generación de nanocoches Rice cuenta con ruedas de adamantano que son ligeramente hidrofóbicas (repelentes al agua). Tour dijo que algo de hidrofobicidad es importante para ayudar a mantener los nanocoches adheridos a una superficie, pero si los neumáticos son demasiado hidrofóbicos, los coches podrían quedar inmovilizados permanentemente. Esto se debe a que las cosas hidrofóbicas tienden a pegarse para minimizar la cantidad de superficie que está en contacto con el agua. Cosas que son hidrofílicas o aficionado al agua, son más propensos a flotar libremente en el agua, Tour dijo.
En las últimas pruebas de Rice con los nuevos neumáticos, los nanocoches se colocaron sobre superficies que eran de vidrio limpio o de vidrio recubierto con el polímero polietilenglicol (PEG). El vidrio es el sustrato más utilizado en la investigación de nanocoches. Tour dijo que los portaobjetos de vidrio recubiertos de PEG se utilizaron por sus propiedades antiincrustantes (no pegajosas), mientras que los portaobjetos de vidrio limpios se trataron con peróxido de hidrógeno para que las ruedas hidrófobas no se pegaran.
Dijo que los coches no eran tanto conducidos como sometidos a "difusión dirigida" en las pruebas. El punto, él dijo, fue establecer la cinética del movimiento de los nanocoches y comprender la interacción de la superficie de energía potencial entre el automóvil y la superficie a lo largo del tiempo.
"Queremos saber qué hace que un nanocoche 'pise los frenos' y cuánta energía externa necesitamos aplicar para que comience a moverse nuevamente, " él dijo.
Los investigadores dejaron que sus coches corrieran libremente sobre una superficie sólida expuesta al aire y siguieron sus movimientos mediante excitantes etiquetas fluorescentes incrustadas.
Los coches que se movían por difusión browniana se ralentizaron durante las 24 horas que estuvieron bajo observación los toboganes. Tour dichos portaobjetos absorbieron moléculas del aire; a medida que más y más de estas moléculas se adhieren a la superficie, los portaobjetos se vuelven progresivamente más "sucios" a lo largo del experimento. Cada nanocoche es un solo, molécula compleja que contiene solo unos pocos cientos de átomos, por lo que cualquier otra molécula que encuentren en la carretera son obstáculos enormes que actúan como espuma pegajosa. Cada colisión con una de estas obstrucciones hace que el nanocoche disminuya la velocidad, y eventualmente los autos se atascan permanentemente.
Wang dijo que desde una perspectiva energética, es decir, la relación energética entre los coches moleculares y los que forman la carretera:las moléculas adsorbidas del aire generan muchos pozos de energía potencial, como charcos en la superficie de energía potencial. Estos charcos pueden ralentizar o atrapar permanentemente los nanocoches.
Las pruebas mostraron que casi el doble de los coches parecían moverse sobre los toboganes antiadherentes PEG, y todos se movieron un poco más rápido que los del vidrio desnudo.
Los investigadores notaron que no podían ver los nuevos modelos con microscopios de túnel de barrido porque solo funcionan en el vacío y emiten energía que podría influir en el movimiento de los coches. Por esta razón, los investigadores marcaron cada nanocoche con un marcador fluorescente y utilizaron microscopios confocales para rastrear los movimientos de los coches.
