Os pesquisadores projetaram dois tipos de blocos de construção de tamanho nano que podem se conectar automaticamente em cubos e voltar aos componentes individuais com base na temperatura do ambiente. Essa conquista é mais um passo em direção a sistemas químicos que imitam a vida de forma mais realista.

"Imagine misturar dois líquidos, como tinta e água. Eles farão automaticamente o processo químico simples de dispersão até que estejam perfeitamente misturados, "disse o professor Shuichi Hiraoka do Departamento de Ciências Básicas da Universidade de Tóquio.

"Contudo, não há processo químico para separar automaticamente a água e a tinta - você precisa ferver a água em um gás para separá-la da tinta, " ele adicionou.

Os novos blocos de construção projetados pela equipe de Hiroka podem se conectar ou embaralhar automaticamente devido às diferentes estabilidades de temperatura dos cubos que eles formam.

Os dois tipos de blocos de construção são quase idênticos e têm a forma de flocos de neve. Os pesquisadores os colorem de vermelho ou azul em diagramas esquemáticos. Um cubo montado a partir de blocos vermelhos é estável abaixo de 130 graus Celsius (266 graus Fahrenheit), enquanto um cubo montado a partir de blocos azuis é estável apenas abaixo de 65 graus Celsius (149 graus Fahrenheit).

Quando mantidos separados, os blocos de construção se conectam em cubos uniformes inteiramente vermelhos ou totalmente azuis.

Quando os dois tipos de cubos são misturados à temperatura ambiente (25 graus Celsius, 77 graus Fahrenheit), os blocos de construção vermelhos e azuis se recombinam automaticamente no tipo mais estável de cubos, que são feitos de qualquer combinação de três blocos vermelhos e três azuis. Essa mistura de cubos vermelho-azuis é análoga à tinta e água bem misturadas.

Quando os pesquisadores querem embaralhar os cubos vermelho-azul para reformar cubos inteiramente vermelhos e totalmente azuis, eles fazem uma mudança de temperatura simples em duas etapas. Essa capacidade representa uma realização química não possível com uma mistura de tinta e água.

Primeiro, eles aquecem a mistura até ferver (100 graus Celsius, 212 graus Fahrenheit). Os cubos azuis tornam-se instáveis ​​e flutuam como moléculas individuais, enquanto os blocos de construção vermelhos se recombinam em cubos inteiramente vermelhos.

Então, pesquisadores resfriam rapidamente a mistura (0 graus Celsius, 32 graus Fahrenheit) para que os cubos vermelhos fiquem juntos enquanto os blocos de construção azuis são montados automaticamente em cubos inteiramente azuis.

Os pesquisadores também podem evitar que uma mistura de cubos inteiramente vermelhos e totalmente azuis se misture nos cubos misturados vermelho-azul mais estáveis, enchendo os cubos com algo, por exemplo, outras moléculas como hidrocarbonetos. As moléculas convidadas bloqueiam efetivamente os cubos fechados por dentro para que os blocos de construção não possam se misturar a outros, combinações de cubos mais estáveis.

"No futuro, planejamos desenvolver um sistema químico ainda mais complicado baseado em cubos moleculares, usando a capacidade única de automontagem e uma variedade de fontes de energia além de apenas calor, "disse Hiraoka.