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    Motores moleculares:carrossel químico gira no frio

    Crédito CC0:domínio público

    Motores moleculares, que giram unidirecionalmente em resposta a uma entrada de energia externa, constituem uma importante classe de componentes para futuras aplicações no campo da nanotecnologia. Moléculas cuja estrutura e conformação espacial podem ser alteradas pela luz são candidatas particularmente promissoras para essa tarefa. Contudo, todos os motores moleculares movidos a luz até agora descritos dependem de reações que requerem a entrada de calor e, portanto, dependem de uma certa temperatura ambiente mínima. O químico Henry Dube da LMU agora alcançou um avanço decisivo a esse respeito. Junto com seu aluno Aaron Gerwien, ele desenvolveu o primeiro motor molecular que gira com a exposição apenas à luz, independentemente da temperatura. Não apenas sua operação não é condicionada a uma temperatura mínima específica - ele realmente gira mais rápido em temperaturas mais baixas. Esta característica única da nova molécula pode estender significativamente a gama de aplicações disponíveis para nanomáquinas futuras. Os pesquisadores da LMU acabam de relatar suas descobertas no Jornal da American Chemical Society .

    A propriedade essencial que transforma um produto químico sintético em um motor giratório molecular é que uma fonte de energia externa pode fazer com que algum componente da molécula gire unidirecionalmente. Cada rotação de 360 ​​° ocorre em etapas discretas, como o tique-taque do ponteiro de um relógio. A parte complicada é garantir que cada passo à frente não vá para trás. Todos os motores moleculares até agora descritos usaram o que é chamado de mecanismo de catraca para evitar tais reversões. A ideia é que, após cada passo de avanço, um passo de catraca altere a configuração da molécula de tal forma que a reação reversa seja estericamente inibida. As mudanças conformacionais necessárias para conseguir isso são normalmente induzidas pelo calor. Como resultado, a taxa de rotação depende da temperatura ambiente, e abaixo de uma certa temperatura mínima o movimento cessa.

    Como os sistemas motores anteriores desenvolvidos por Dube e seus colegas, o novo motor é baseado em uma substância orgânica chamada hemitioíndigo. Esta molécula é composta por dois esqueletos de carbono diferentes, que são conectados por uma ligação dupla móvel. "Conseguimos modificar a molécula de modo que uma rotação completa de um dos módulos estruturais em relação ao outro requer apenas três etapas de reação, "diz Dube. Cada passo de rotação é ativado por luz visível e não há necessidade de intermediário, degraus de catraca acionados termicamente. De fato, todas as três etapas envolvidas na rotação completa são promovidas por uma redução na temperatura, de modo que a taxa de rotação das novas moléculas realmente aumenta em temperaturas mais baixas. "Cada etapa de rotação é composta por três fotorreações diferentes, dois dos quais demonstramos experimentalmente e diretamente pela primeira vez apenas este ano, "Dube explica. Os pesquisadores estão confiantes de que o novo mecanismo de direção e o comportamento único de seu motor tornarão possível em um futuro não muito distante para os pesquisadores sintetizar máquinas moleculares que, graças à sua relativa insensibilidade à temperatura ambiente precisa, permitirá aplicações únicas que não são possíveis com motores até agora conhecidos.


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