Un equipo de químicos de LMU ha acoplado con éxito el movimiento dirigido de un motor molecular activado por luz a una unidad química diferente, dando así un paso importante hacia la realización de nanomáquinas sintéticas.

Los motores moleculares son compuestos químicos que convierten la energía en movimientos dirigidos. Por ejemplo, es posible hacer que un sustituyente unido a un enlace químico específico gire unidireccionalmente cuando se expone a la luz de una determinada longitud de onda. Las moléculas de este tipo son, por tanto, de gran interés como unidades impulsoras de nanomáquinas. Sin embargo, para realizar un trabajo útil, estos motores deben integrarse en conjuntos más grandes de tal manera que sus movimientos mecánicos puedan acoplarse eficazmente a otras unidades moleculares. Hasta aquí, este objetivo ha quedado fuera de su alcance. El Dr. Henry Dube, químico de la LMU, es un destacado especialista en el campo de los motores moleculares. Ahora él y su equipo han dado un paso importante hacia el logro de este objetivo. Como informan en la reconocida revista Angewandte Chemie , han logrado acoplar el movimiento unidireccional de un motor químico a una unidad receptora, y demostró que el motor no solo puede hacer que el receptor gire en la misma dirección, sino que al mismo tiempo acelera significativamente su rotación.

El motor molecular en la configuración de Dube se basa en la molécula hemitioíndigo, que contiene un doble enlace de carbono móvil (-C =C-). Cuando el compuesto se expone a la luz de una longitud de onda específica, este enlace gira unidireccionalmente. "En un artículo publicado en 2018, pudimos demostrar que esta rotación direccional de doble enlace podría transmitirse por medio de un 'cable' molecular a la rotación de enlace de carbono simple de una unidad molecular secundaria ", dice Dube." Este enlace simple en sí mismo gira aleatoriamente bajo la influencia de la temperatura fluctuaciones. Pero, gracias al acoplamiento físico entre ellos, el movimiento unidireccional del motor impulsado por luz se transmite al enlace simple, que se ve obligado a girar en la misma dirección ".

Para verificar que el enlace "motorizado" impulsaba activamente el movimiento del enlace simple, y no simplemente sesgando su dirección de rotación, Dube y sus colegas agregaron un freno al sistema que redujo el movimiento térmico del enlace simple. La modificación aseguró que el motor tendría que gastar energía para superar el efecto del freno con el fin de hacer girar el enlace simple. "Este experimento nos permitió confirmar que el motor realmente determina la velocidad de rotación del enlace simple y, de hecho, la aumenta en varios órdenes de magnitud. "Dube explica.

Tomados en conjunto, Estos resultados proporcionan información detallada sin precedentes sobre el modo de funcionamiento de una máquina molecular integrada. Además, la configuración experimental permitió a los autores cuantificar la energía potencial disponible para impulsar un trabajo útil, dando así la primera indicación de cuánto trabajo puede realizar efectivamente un solo motor molecular en condiciones realistas. "Nuestro próximo desafío será demostrar que la energía transmitida en este sistema se puede utilizar para realizar un trabajo útil a escala molecular, "dice Dube.