Cientistas alemães da Technische Universitaet Muenchen conseguiram direcionar a automontagem de moléculas em forma de haste em rotores com apenas alguns nanômetros de tamanho. Os minúsculos sistemas servem para o estudo de forças que agem sobre as moléculas em superfícies e em estruturas semelhantes a gaiolas. Suas descobertas são publicadas na atual edição online da Proceedings of the National Academy of Sciences .

No nanomundo, muitas coisas são diferentes. Os cientistas só recentemente começaram a desvendar e controlar as leis e princípios subjacentes. Uma equipe associada ao professor Johannes Barth, do Departamento de Física da TU Muenchen, conseguiu agora capturar moléculas em forma de bastão em uma rede bidimensional de forma que elas formem autonomamente pequenos rotores que giram em suas gaiolas em forma de favo de mel.

A própria natureza fornece o modelo para esses sistemas auto-organizados. É assim que as proteínas trazem os reagentes tão próximos que as reações podem ocorrer - reações que só são possíveis em uma proximidade muito próxima. Esses efeitos são usados ​​em catalisadores:os reagentes de superfície encontram seu caminho uns para os outros na superfície desses facilitadores. Contudo, o sonho cobiçado de usar efeitos de auto-organização de tal forma que as nano máquinas se montem ainda é uma coisa do futuro.

Os rotores desenvolvidos em Garching são um passo importante nessa direção. Primeiro, os físicos construíram uma extensa rede nano, permitindo que átomos de cobalto e moléculas em forma de bastão de sexifenil-dicarbonitrila reagissem entre si em uma superfície de prata. Isso resulta em uma estrutura semelhante a um favo de mel de extrema regularidade com estabilidade surpreendente. Assim como o grafeno, pelo qual seus descobridores receberam o Prêmio Nobel há apenas algumas semanas, esta rede tem exatamente um átomo de espessura.

Quando os pesquisadores adicionaram mais blocos de construção molecular, as hastes se juntaram espontaneamente, normalmente em grupos de três, em uma célula em favo de mel, enquanto as células vizinhas permaneceram vazias. As moléculas amigáveis ​​devem ter um motivo para se organizar em trios. Sob um microscópio de varredura por túnel, os cientistas foram capazes de reconhecer o porquê. As três moléculas se orientaram de tal forma que as extremidades do nitrogênio cada uma enfrentou um átomo de hidrogênio do anel fenil. Este arranjo de rotor de pás triplas é tão energeticamente vantajoso que as moléculas mantêm essa estrutura mesmo quando a energia térmica a leva à rotação.

Como a célula do favo de mel não é redonda, mas hexagonal, existem duas posições diferentes para os rotores que podem ser distinguidas como resultado das interações entre os átomos de nitrogênio externos e os átomos de hidrogênio da parede celular. Além disso, as três moléculas se organizam no sentido horário e anti-horário. Em experimentos em várias temperaturas cuidadosamente controladas, os físicos foram capazes de "congelar" todos os quatro estados e examiná-los de perto. Eles poderiam, portanto, determinar a energia desses limites a partir da temperatura na qual a rotação foi retomada.

"Esperamos que no futuro possamos estender esses modelos mecânicos simples para comutação óptica ou eletrônica, "diz o professor Johannes Barth." Podemos definir um tamanho de célula específico, podemos especificamente trazer mais moléculas e estudar sua interação com a superfície e a parede celular. Essas estruturas auto-organizadas possuem um potencial enorme. "