p Embora não estejam totalmente prontos para embarcar em uma "Viagem Fantástica, "submarinos em nanoescala criados na Rice University estão se provando em condições de navegar. p Cada uma das moléculas individuais, Os submersíveis de 244 átomos construídos no laboratório Rice do químico James Tour têm um motor alimentado por luz ultravioleta. A cada revolução completa, a hélice em forma de cauda do motor move o submarino para frente 18 nanômetros.

p E com os motores funcionando a mais de um milhão de RPM, isso se traduz em velocidade. Embora a velocidade máxima do submarino seja inferior a 1 polegada por segundo, Tour disse que é um ritmo alucinante na escala molecular.

p "Estas são as moléculas que se movem mais rápido já vistas em solução, " ele disse.

p Expresso de uma maneira diferente, os pesquisadores relataram este mês no jornal American Chemical Society Nano Letras que seus nanosubmersíveis movidos a luz mostram um "aumento na difusão" de 26 por cento. Isso significa que os subs difusos, ou espalhar, muito mais rápido do que já fazem devido ao movimento browniano, a maneira aleatória como as partículas se espalham em uma solução.

p Embora eles não possam ser dirigidos ainda, o estudo prova que os motores moleculares são poderosos o suficiente para conduzir os submarinos abaixo de 10 nanômetros através de soluções de moléculas móveis de aproximadamente o mesmo tamanho.

p "Isso é semelhante a uma pessoa andando em uma quadra de basquete com 1, 000 pessoas jogando basquete nele, "Tour disse.

p O grupo do Tour tem vasta experiência com máquinas moleculares. Uma década atrás, seu laboratório apresentou ao mundo os nanocarros, carros de uma molécula com quatro rodas, eixos e suspensões independentes que podem ser "acionadas" em uma superfície.

p Tour disse que muitos cientistas criaram máquinas microscópicas com motores ao longo dos anos, mas a maioria usou ou gerou produtos químicos tóxicos. Ele disse que um motor que foi concebido na última década por um grupo na Holanda provou ser adequado para os submersíveis de Rice, que foram produzidos em uma síntese química de 20 etapas.

p "Esses motores são bem conhecidos e usados ​​para coisas diferentes, "disse o autor principal e estudante de pós-graduação da Rice, Victor García-López." Mas fomos os primeiros a propor que eles podem ser usados ​​para impulsionar nanocarros e agora submersíveis. "

p Os motores, que funcionam mais como o flagelo de uma bactéria do que como uma hélice, complete cada revolução em quatro etapas. Quando animado pela luz, a dupla ligação que mantém o rotor ao corpo torna-se uma ligação simples, permitindo que ele gire um quarto de passo. À medida que o motor procura retornar a um estado de energia mais baixo, ele salta átomos adjacentes por mais um quarto de volta. O processo se repete enquanto a luz estiver acesa.

p Para testes de comparação, o laboratório também fez submersíveis sem motores, motores lentos e motores que balançam para frente e para trás. Todas as versões dos submersíveis têm pontões que fluorescem em vermelho quando excitados por um laser, de acordo com os pesquisadores. (Amarelo, tristemente, não era uma opção.)

p "Um dos desafios foi armar os motores com os fluoróforos apropriados para rastreamento sem alterar a rotação rápida, "García-López disse.

p Uma vez construído, a equipe recorreu a Gufeng Wang, da Universidade Estadual da Carolina do Norte, para medir o quão bem os nanosubs se moviam.

p "Usamos microscopia de varredura por tunelamento e microscopia de fluorescência para observar nossos carros dirigindo, mas isso não funcionaria para os submersíveis, "Tour disse." Eles sairiam de foco muito rapidamente. "

p A equipe da Carolina do Norte imprensou uma gota de acetonitrila diluída contendo alguns nanosub entre duas lâminas e usou um microscópio de fluorescência confocal personalizado para atingi-la de lados opostos com luz ultravioleta (para o motor) e um laser vermelho (para os pontões).

p O laser do microscópio definiu uma coluna de luz na solução em que ocorreu o rastreamento, García-López said. "That way, the NC State team could guarantee it was analyzing only one molecule at a time, " ele disse.

p Rice's researchers hope future nanosubs will be able to carry cargoes for medical and other purposes. "There's a path forward, " García-López said. "This is the first step, and we've proven the concept. Now we need to explore opportunities and potential applications."