En el futuro, las máquinas de tamaño molecular podrían usarse para controlar mecanismos importantes en el cuerpo. En un estudio reciente, investigadores de la Universidad de California, Berkeley y la Universidad de Umeå muestran cómo un nanoglobo que comprende una sola molécula de carbono diez mil veces más delgada que un cabello humano puede controlarse electrostáticamente para cambiar entre un estado inflado y colapsado.

Los actuadores de globo inflable se utilizan comúnmente para aplicaciones macroscópicas para levantar edificios, como protección contra impactos en automóviles o para ensanchar arterias o venas estrechas u obstruidas. A microescala se utilizan como microbombas y, en la naturaleza, las arañas saltarinas crean cojines de microformato llenos de líquido para impulsar sus piernas en saltos explosivos.

Curiosamente, a nanoescala, los actuadores de globo son prácticamente desconocidos. Sin embargo, Hace unos años, investigadores de la Universidad de Penn State propusieron teóricamente un actuador de nanoglobos con control de carga basado en el colapso y la rein fl ación de un nanotubo de carbono.

Ahora, esto ha sido realizado experimentalmente por Hamid Reza Barzegar y sus colegas. En un estudio publicado en la revista de Nano letras muestran cómo un nanotubo de carbono, que se puede visualizar como un tubo cilíndrico de átomos de carbono, se puede controlar para que se transforme de un estado colapsado a uno inflado y viceversa aplicando un pequeño voltaje. La naturaleza libre de defectos de los nanotubos de carbono implica que dicho actuador podría funcionar sin desgaste ni fatiga. Esto también lo demuestran los investigadores que hacen funcionar el actuador durante varios ciclos sin signos de pérdida de rendimiento.

"El trabajo es conceptualmente interesante y da una idea de la complejidad de cómo controlar el movimiento a nanoescala mediante estímulos externos", dice Hamid Reza Barzegar, doctor en Física en la Universidad de Umeå, ahora trabaja en UC Berkeley en el grupo de investigación del profesor Alex Zettl. "También da una idea de la física fundamental, como cómo el efecto de capacitancia y, en general, las fuerzas electrostáticas se pueden utilizar para controlar la dinámica de las estructuras moleculares".

"En una perspectiva más amplia, también se puede imaginar cómo nuestros hallazgos podrían usarse para el control neumático a nivel molecular o para diseñar contenedores moleculares que puedan abrirse o cerrarse controlando las cargas superficiales de las moléculas". por ejemplo, ajustando el pH de la solución en la que se dispersan las moléculas. Esto podría ser útil, por ejemplo, para aplicaciones médicas, como administrar medicamentos a órganos internos o tumores ", dice Thomas Wågberg, profesor asociado de Física en la Universidad de Umeå.

El descubrimiento de las máquinas moleculares fue galardonado con el premio Nobel de Química de este año. Jean-Pierre Sauvage, Fraser Stoddart y Bernard L Feringa obtuvieron el premio por haber desarrollado moléculas con movimientos controlables, que puede realizar una tarea cuando se agrega energía.