(PhysOrg.com) - No desenvolvimento de futuros dispositivos moleculares, novas tecnologias de exibição, e "músculos artificiais" em dispositivos nanoeletromecânicos, moléculas funcionais provavelmente desempenham um papel principal.

Rotaxanes, uma família de tais moléculas, são minúsculos, estruturas mecanicamente interligadas que consistem em uma molécula em forma de haltere cuja seção da haste é circundada por um anel. Essas estruturas se comportam como "máquinas moleculares, "com o anel movendo-se ao longo da haste de uma estação para outra quando estimulado por uma reação química, luz ou acidez.

Para perceber o potencial dessas máquinas moleculares, Contudo, é necessário compreender e medir sua função em nanoescala. Métodos anteriores para observar sua operação envolveram medições químicas em solução e o estudo de coleções delas anexadas a superfícies, mas nenhum dos dois forneceu uma imagem precisa de sua função em ambientes relevantes para a operação de dispositivos moleculares.

Agora, uma equipe multidisciplinar de pesquisadores da UCLA, Northwestern University, UC Merced, A Universidade Estadual da Pensilvânia e o Japão obtiveram sucesso na observação de interações de uma única molécula de rotaxanos biestáveis ​​funcionando em seu ambiente nativo.

As descobertas da equipe são publicadas na edição atual da revista ACS Nano .

Liderado por Paul Weiss da UCLA e Fraser Stoddart da Northwestern University, a equipe desenvolveu um projeto molecular que fixou firmemente os rotaxanos a uma superfície, permitindo que eles sejam examinados individualmente em seu ambiente nativo por um microscópio de tunelamento de varredura (STM). Usando esta tecnologia, os pesquisadores foram capazes de registrar mudanças de estação pelos anéis dos rotaxanos ao longo de suas hastes em resposta a sinais eletroquímicos.

Anteriormente, os rotaxanos tiveram que ser agrupados para estudo devido à sua mobilidade e flexibilidade quando fixados em superfícies. E como os instrumentos STM utilizam uma ponta atomicamente fina para sentir superfícies em nanoescala - da mesma forma que uma pessoa cega lê Braille - a natureza flexível dos rotaxanos tornou difícil estudá-los individualmente. O projeto molecular da equipe de pesquisa, Contudo, ajudou a reduzir significativamente essa flexibilidade.

O STM desenvolvido pela equipe permite estudos muito mais detalhados de máquinas moleculares, levando a uma maior compreensão de como eles interagem com seus vizinhos e como eles podem trabalhar juntos em dispositivos nanoeletromecânicos.