p Químicos da Escola de Artes e Ciências da Tufts University desenvolveram o primeiro motor elétrico de molécula única do mundo, um desenvolvimento que pode potencialmente criar uma nova classe de dispositivos que podem ser usados ​​em aplicações que vão da medicina à engenharia. p Em pesquisa publicada online em 4 de setembro em Nature Nanotechnology, a equipe da Tufts relata um motor elétrico que mede apenas 1 nanômetro de diâmetro, Trabalho pioneiro considerando que o atual recorde mundial é um motor de 200 nanômetros. Um único fio de cabelo humano tem cerca de 60 anos, 000 nanômetros de largura.

p De acordo com E. Charles H. Sykes, Ph.D., professor associado de química da Tufts e autor sênior do artigo, a equipe planeja submeter o motor elétrico construído por Tufts ao Guinness World Records.

p “Houve um progresso significativo na construção de motores moleculares movidos a luz e por reações químicas, mas esta é a primeira vez que motores moleculares acionados eletricamente foram demonstrados, apesar de algumas propostas teóricas, "diz Sykes." Fomos capazes de mostrar que você pode fornecer eletricidade a uma única molécula e fazer com que ela faça algo que não é apenas aleatório. "

p Sykes e seus colegas foram capazes de controlar um motor molecular com eletricidade usando um estado da arte, microscópio de tunelamento de varredura de baixa temperatura (LT-STM), um dos cerca de 100 nos Estados Unidos. O LT-STM usa elétrons em vez de luz para "ver" as moléculas.

p A equipe usou a ponta de metal do microscópio para fornecer uma carga elétrica a uma molécula de sulfeto de butil metila que foi colocada em uma superfície condutora de cobre. Esta molécula contendo enxofre tinha átomos de carbono e hidrogênio irradiando para formar o que parecia ser dois braços, com quatro carbonos de um lado e um do outro. Essas cadeias de carbono estavam livres para girar em torno da ligação enxofre-cobre.

p A equipe determinou que, ao controlar a temperatura da molécula, eles poderiam impactar diretamente a rotação da molécula. Temperaturas em torno de 5 Kelvin (K), ou cerca de 450 graus Fahrenheit (ºF) negativos, provou ser o ideal para rastrear o movimento do motor. Nesta temperatura, os pesquisadores do Tufts conseguiram rastrear todas as rotações do motor e analisar os dados.

p Embora existam aplicações práticas previsíveis com este motor elétrico, descobertas precisariam ser feitas nas temperaturas em que os motores moleculares elétricos operam. O motor gira muito mais rápido em temperaturas mais altas, tornando difícil medir e controlar a rotação do motor.

p "Assim que tivermos um melhor domínio sobre as temperaturas necessárias para o funcionamento desses motores, pode haver aplicação no mundo real em alguns dispositivos médicos e de detecção que envolvem tubos minúsculos. O atrito do fluido contra as paredes do tubo aumenta nessas escalas pequenas, e cobrir a parede com motores pode ajudar a conduzir os fluidos, "disse Sykes." Acoplar o movimento molecular com sinais elétricos também poderia criar engrenagens em miniatura em circuitos elétricos em nanoescala; essas engrenagens podem ser usadas em linhas de atraso em miniatura, que são usados ​​em dispositivos como telefones celulares. "

p A face mutante da química

p Estudantes desde o ensino médio até o nível de doutorado desempenharam um papel fundamental na complexa tarefa de coletar e analisar o movimento dos minúsculos motores moleculares.

p "O envolvimento neste tipo de pesquisa pode ser esclarecedor, e, em alguns casos, mudança de vida, experiência para alunos, "disse Sykes." Se conseguirmos fazer com que as pessoas se interessem pelas ciências mais cedo, por meio de projetos como este, há uma chance maior de que possamos impactar a carreira que eles escolherem mais tarde na vida. "

p Como prova de que obter uma base científica precoce pode ser importante, um dos alunos do ensino médio envolvido na pesquisa, Nikolai Klebanov, passou a se matricular na Tufts; ele agora está no segundo ano com especialização em engenharia química.