A corrida de distância mais curta do mundo - uma fração da largura de um cabelo humano - foi disputada em pistas de ouro e prata, e levou 30 horas colossais. Dado que os veículos eram invisíveis a olho nu, seu fã de corrida típico pode ter perdido. Mas o "nanorace" de abril foi um grande sucesso para os cientistas que trabalham em nanoescala. Isso estimulou o interesse por máquinas moleculares e levou a uma descoberta nova e surpreendente, relata a equipe que entrou em um "caminhão monstro" de tamanho nanométrico.

Os pesquisadores estão apresentando sua pesquisa sobre nanocarros hoje no 254º Encontro e Exposição Nacional da Sociedade Química Americana (ACS). ACS, a maior sociedade científica do mundo, está realizando a reunião aqui até quinta-feira. Possui quase 9, 400 apresentações sobre uma ampla variedade de tópicos científicos.

"O objetivo geral era anunciar a nanociência ao público, "Eric Masson, Ph.D., diz. "Depois, havia o desafio técnico de manipular vários nanocarros ao mesmo tempo usando um microscópio de tunelamento de varredura, ou STM, instrumento. Adicionalmente, cada equipe tinha seu próprio objetivo. O nosso era ver se poderíamos depositar um conjunto supramolecular intacto em uma superfície, e controlar seu movimento. "

Masson e Saw-Wai Hla, Ph.D., co-liderou a equipe da Universidade de Ohio. Eles projetaram e construíram o maior carro com cerca de 3,5 nanômetros de comprimento. Oficialmente chamado de Bobcat Nanowagon, tinha uma estrutura de pseudorotaxano em forma de H com quatro moléculas de cucurbituril relativamente grandes como rodas. Por causa do tamanho, foi ironicamente apelidado de caminhão monstro. Mas, ao contrário dos veículos normais, não tinha motor. Então, para mover o nanocarro, os pesquisadores usaram o instrumento STM no laboratório de Hla.

“Incorporamos receptores de carga positiva no carro, "Hla diz." Então, se injetarmos uma carga positiva na ponta do STM apontada para o carro, haveria repulsa, e o carro se moveria. Descobrimos que funcionou muito bem. "

A competição, anunciada como a primeira corrida de nanocarros, foi realizado no Centro Nacional Francês de Pesquisa Científica (CNRS) em Toulouse em 28 de abril. Seis equipes de três continentes participaram de seus pilotos do tamanho de uma molécula. Mas, como o instrumento STM em Toulouse tinha apenas quatro pontas, cada uma controlando apenas um nanocarro, a equipe de Ohio manteve seu nanowagon no laboratório de Hla, mas o "dirigiu" remotamente do CNRS.

"Meu entendimento é que esta foi a primeira vez, "Hla diz." Nós manipulamos o carro em escala atômica a meio globo de distância. "

O nanowagon de Hla e Masson viajou 43 nanômetros na trilha de ouro antes de ficar preso devido a uma seção particularmente áspera da pista e uma falha de energia no meio-oeste. Embora não tenha concluído o curso, foi mais longe do que três outros competidores, ganhando a equipe uma exibição de terceiro lugar.

Masson e Hla dizem que a equipe de Ohio descobriu algo intrigante como resultado da corrida. Eles montaram o nanowagon suspendendo as moléculas do chassi em água, adicionar as moléculas da roda e, em seguida, evaporar a água. Cerca de 70 por cento das estruturas resultantes pareciam pranchas flutuantes de duas rodas, alguns tinham três rodas, e cerca de 10% tinham todas as quatro rodas. Eles ficaram surpresos ao descobrir que muito poucas rodas não estavam conectadas a nada.

"Isso significa que foi mais fácil quebrar o chassi, uma ligação covalente, do que quebrar as ligações não covalentes entre o chassi e as rodas, "Diz Masson." Isso é completamente contra-intuitivo porque normalmente uma ligação não covalente é muito mais fraca do que uma ligação covalente. É uma curiosidade teórica. "

Como essa informação pode ser aplicada em última análise a máquinas moleculares no futuro permanece desconhecido, embora muitos cientistas imaginem que veículos minúsculos como esses poderiam ser usados ​​na eletrônica e no armazenamento de dados. Masson e Hla enfatizam que a obra ainda está em seus estágios iniciais. Antes que os aplicativos cheguem, os cientistas precisam entender como as moléculas se comportam em escala atômica.

"Nosso entusiasmo é realmente sobre a ciência fundamental, "Hla diz." Este é apenas o começo. "