Uma equipe de cientistas da Universidade de Ohio, Laboratório Nacional de Argonne, A Universitié de Toulouse na França e o Nara Institute of Science and Technology no Japão liderados pelo professor de física Saw-Wai Hla de Ohio e pelo Prof. Gwenael Rapenne de Toulouse desenvolveram uma hélice molecular que permite rotações unidirecionais em uma superfície de material quando energizada.

Na natureza, hélices de moléculas são vitais em muitas aplicações biológicas, desde bactérias natatórias até transporte intracelular, mas hélices moleculares sintéticas, como o que foi desenvolvido, são capazes de operar em ambientes mais adversos e sob um controle preciso. Este novo desenvolvimento é uma hélice molecular de múltiplos componentes especialmente projetada para operar em superfícies sólidas. Esta minúscula hélice é composta de três componentes; uma engrenagem molecular em forma de catraca como base, uma hélice de três pás, e um átomo de rutênio atuando como um rolamento de esferas atômico que conecta os dois. O tamanho da hélice é de apenas 2 nanômetros (nm) de largura e 1 nm de altura.

"O que é especial sobre a nossa hélice é seu design multicomponente que se torna quiral na superfície do cristal de ouro, ou seja, forma engrenagens inclinadas para a direita ou esquerda, "disse Hla." Esta quiralidade dita a direção de rotação quando energizada. "

Hla e sua equipe também foram capazes de manipular mecanicamente e registrar as rotações graduais da molécula. Isso permite que eles entendam os movimentos detalhados no nível de uma única molécula, permitindo uma visualização direta da rotação das hélices moleculares individuais a partir de imagens adquiridas em cada etapa de rotação.

A rotação ocorre por um campo elétrico aplicado, por transferência de energia eletrônica ou por força mecânica com uma ponta de microscópio de tunelamento de varredura. Através deste fornecimento de energia, os cientistas podem controlar a rotação e desligar a hélice negando-lhe qualquer energia.

Embora a hélice molecular desenvolvida aqui seja para investigar para o entendimento fundamental de seu funcionamento, tais propulsores moleculares podem encontrar aplicações potenciais de catalisadores à medicina.

As máquinas moleculares tornaram-se recentemente um tópico de tendência na nanotecnologia, com o interesse nesta área de pesquisa crescendo quando o Prêmio Nobel de Química de 2016 foi concedido pelo "projeto e síntese de máquinas moleculares."

O artigo de Hla "Uma hélice molecular quiral projetada para rotações unidirecionais em uma superfície" foi publicado em Nature Communications .