p Um método de medição inovador foi usado no Instituto de Físico-Química da Academia Polonesa de Ciências em Varsóvia para estimar a potência gerada por motores de tamanho único de molécula. compreendendo apenas algumas dezenas de átomos. As descobertas do estudo são de importância crucial para a construção de futuras máquinas nanométricas - e não inspiram otimismo. p Nanomáquinas são dispositivos do futuro. Composto por um número muito pequeno de átomos, eles estariam na faixa da bilionésima parte de um metro de tamanho. A construção de nanomáquinas eficientes levaria muito provavelmente a outra revolução da civilização. É por isso que pesquisadores de todo o mundo observam várias moléculas tentando colocá-las em funcionamento mecânico.

p Pesquisadores do Instituto de Físico-Química da Academia Polonesa de Ciências (IPC PAS) em Varsóvia estiveram entre os primeiros a medir a eficiência de máquinas moleculares compostas por algumas dezenas de átomos. “Tudo aponta para a crença de que a potência dos motores compostos de moléculas relativamente pequenas são consideravelmente menos do que o esperado ", disse o Dr. Andrzej? ywoci? ski do IPC PAS, um dos co-autores do artigo publicado no Nanoescala Diário.

p Os motores moleculares estudados no IPC PAS são moléculas de cristais líquidos esméticos do tipo C *, composto por algumas dezenas de átomos (cada molécula tem 2,8 nanômetros de comprimento). Depois de depositar na superfície da água, as moléculas, sob condições apropriadas, forma espontaneamente a camada mais fina possível - uma camada monomolecular de estrutura e propriedades específicas. Cada molécula de cristal líquido é composta por uma cadeia com seu terminal hidrofílico ancorado na superfície da água. Um relativamente longo, parte hidrofóbica inclinada se projeta sobre a superfície. Então, a camada monomolecular se assemelha a uma floresta com árvores crescendo em determinado ângulo. O terminal livre de cada cadeia inclui dois grupos de átomos dispostos transversalmente com tamanhos diferentes, formando uma hélice de duas pás com pás de comprimentos diferentes. Quando as moléculas de água evaporam atingem as "hélices", toda a cadeia começa a girar em torno de sua "âncora" devido à assimetria.

p As propriedades específicas dos cristais líquidos e as condições de experimento dão origem a um movimento em fase de moléculas adjacentes na monocamada. Estima-se que "trechos da floresta" de até um trilhão (10 ^ 12) de moléculas, formando áreas de tamanhos milimétricos na superfície da água, são capazes de sincronizar suas rotações. "Além disso, as moléculas que estudamos giravam muito lentamente. Uma rotação pode durar de alguns segundos a alguns minutos. Esta é uma propriedade muito desejada. As moléculas estariam girando com, por exemplo, frequências megahertz, sua energia dificilmente poderia ser transferida em objetos maiores ", explica o Dr.? ywoci? ski.

p Estimativas de potência anteriores para nanomotores moleculares foram relacionadas a moléculas muito maiores, ou a motores movidos por reações químicas. Além disso, essas estimativas não levaram em conta a resistência do meio onde as moléculas trabalharam.

p Sem custos, rotações coletivas de moléculas de cristal líquido na superfície da água podem ser facilmente observadas e medidas. Pesquisadores do IPC PAS verificaram como a velocidade de rotação muda em função da temperatura; eles também estimaram mudanças na viscosidade (rotacional) no sistema em estudo. Descobriu-se que a energia do movimento de uma única molécula gerada durante uma rotação é muito baixa:apenas 3,5 · 10 ^ -28 joule. Esse valor é dez milhões de vezes menor do que a energia do movimento térmico.

p "Nossas medições são um balde de água fria para projetistas de nanomáquinas moleculares", avisos do Prof. Robert Ho? yst (IPC PAS).

p Apesar de gerar baixa energia, moléculas giratórias de cristal líquido podem encontrar aplicações práticas. Isso se deve ao fato de que um grande conjunto de moléculas em rotação coletiva gera uma potência correspondentemente maior. Além disso, um único centímetro quadrado da superfície da água pode acomodar muitos desses conjuntos com trilhões de moléculas cada.

p A mesma pesquisa no IPC PAS incluiu também uma comparação da potência gerada por moléculas giratórias de cristais líquidos com a potência de um único motor biológico - uma molécula muito grande conhecida como adenosinetrifosfatase (ATPase). A enzima desempenha um papel na bomba de sódio-potássio nas células animais. Com cálculos apropriados, estimou-se que a densidade da energia gerada em uma unidade de volume era de cerca de 100, 000 vezes maior para ATPase do que para cristais líquidos rotativos.

p “Demorou milhões de anos para a evolução desenvolver uma bomba molecular tão eficiente. humanos, têm trabalhado com máquinas moleculares por um par ou talvez uma dúzia de anos apenas ", comenta o Prof. Ho? yst e acrescenta:"Dê-nos um pouco de tempo".