La nanomecánica de la Universidad Rice y la Universidad de Houston se están preparando para acelerar sus motores para la segunda carrera internacional de Nanocar.

Si bien tendrán que pisar los frenos un poco más de lo esperado, como la carrera se ha adelantado un año hasta 2022, el equipo de Rice está avanzando con nuevos diseños introducidos en la American Chemical Society Revista de química orgánica .

El trabajo dirigido por los químicos James Tour of Rice y Anton Dubrovskiy de la Universidad de Houston-Clear Lake actualiza los autos con ruedas de terc-butilo que deberían ayudarlos a navegar por el curso trazado sobre una superficie de oro. con pilones que constan de unos pocos átomos bien colocados.

Como su entrada ganadora en la primera carrera internacional de Nanocar de 2017, estos nanocoches tienen momentos dipolares permanentes para aumentar su velocidad y capacidad de conducción en la superficie.

"Los dipolos permanentes hacen que los autos sean más susceptibles a ser influenciados por gradientes de campo eléctrico, que se utilizan para propulsarlos y maniobrarlos, "Tour dijo." Es una característica que presentamos para la primera competencia, y estoy seguro de que muchas de las entradas ahora tendrán este elemento de diseño avanzado integrado en sus nanocoches ".

Los modelos de este año también son más ligeros, un poco más del mínimo de 100 átomos que exige la nueva normativa. "El automóvil que usamos en la primera carrera tenía solo 50 átomos, ", Dijo Tour." Así que este es un aumento sustancial en el peso molecular, como lo requieren los estándares actualizados. "Es probable que los organizadores de la carrera quisieran frenarnos desde la última vez, cuando terminamos la carrera de 30 horas en solo 1,5 horas, " él dijo.

Para llevar los autos más allá de los 100 átomos mientras optimizan sus síntesis, los investigadores utilizaron un proceso modular para fabricar cinco coches nuevos con terc-butilo, todas las ruedas adamantyl (como en los nanocoches anteriores) o combinaciones de las dos.

A 90 átomos, coches con ruedas de butilo únicamente, que minimizan las interacciones con la pista, y los chasis más cortos eran demasiado pequeños. Usando combinaciones de ruedas, el laboratorio de Rice fabricó nanocoches con 114 átomos. "Esto mantiene el peso al mínimo y cumple con los requisitos de la carrera, "Dijo Tour.

Los nanocoches serán conducidos nuevamente por un equipo de la Universidad de Graz en Austria dirigido por el profesor Leonhard Grill. El equipo llevó el vehículo Rice a la línea de meta en 2017 y tiene una enorme experiencia en el escaneo de manipulaciones dirigidas por microscopios de tunelización. Tour dijo. Los grupos Grill y Tour se volverán a encontrar en Francia para la carrera.

El objetivo general del concurso es avanzar en el desarrollo de nanomáquinas capaces de realizar un trabajo real, como transportar carga a escala molecular y facilitar la nanofabricación.

"Esta carrera empuja los límites del diseño de nanocoches moleculares y los métodos para controlarlos, ", Dijo Tour." Así que a través de este proceso competitivo, se eleva la experiencia mundial y se anima a que todo el campo de la nanomanipulación progrese con mayor rapidez ".

La raza, originalmente programado para el próximo verano, se ha retrasado por la pandemia. Los corredores aún deberán reunirse en Francia para ser supervisados ​​por los jueces. pero todos los equipos controlarán sus autos a través de Internet en pistas bajo microscopios de túnel de escaneo en sus laboratorios domésticos.

"Entonces los conductores estarán juntos, y los coches y las pistas se dispersarán por todo el mundo, "Dijo Tour." Pero la distancia de cada pista será idéntica, a unos pocos nanómetros ".

La entrada de Rice-Graz ganó la carrera de 2017 con un asterisco, ya que su automóvil se movía tan rápido sobre la superficie dorada que era imposible capturar imágenes para juzgar. Luego, se permitió al equipo correr sobre una superficie plateada que ofrecía suficiente resistencia y terminó el recorrido de 150 nanómetros en 90 minutos.

"Se suponía que el curso era de solo 100 nanómetros, pero el equipo fue penalizado por agregar 50 nanómetros adicionales, "Tour dijo". de todos modos no fue una barrera ". El primer premio en la pista de oro fue para un equipo suizo que terminó un recorrido de 100 nanómetros en seis horas y media.

El laboratorio de Tour construyó el primer automóvil de una sola molécula del mundo en 2005 y ha pasado por muchas iteraciones desde entonces, con el desarrollo relacionado de motores moleculares que perforan las células para administrar fármacos.

Alexis van Venrooy, estudiante de posgrado de Rice, es el autor principal del artículo. Los coautores son el ex alumno de Rice Víctor García-López y el estudiante universitario John Tianci Li. Dubrovskiy es profesor asistente de química en la Universidad de Houston-Clear Lake y visitante académico en Rice. Tour es el T.T. y W.F. Cátedra Chao de Química y profesora de informática y de ciencia de los materiales y nanoingeniería en Rice.