Moléculas moles depositadas em superfícies metálicas foram conduzidas usando um microscópio de tunelamento de varredura (STM) sem puxar ou empurrar mecanicamente, mas induzindo excitações inelásticas com a corrente de tunelamento.

Na nanociência, em comparação com moléculas rígidas, é um desafio controlar o movimento de moléculas moles devido à sua flexibilidade. Notavelmente, apenas uma parte das moléculas moles é adequada para absorver a energia da corrente de tunelamento que deve ser usada para induzir o movimento, e não mudanças conformacionais das moléculas.

Uma colaboração liderada por Waka Nakanishi e Katsuhiko Ariga no WPI-MANA ​​e We-hyo Soe e Christian Joachim no GNS e WPI-MANA ​​Satellite, CEMES-CNRS em Toulouse projetado, sintetizou e caracterizou uma molécula conformacionalmente flexível que consiste em duas pás binaftilas montadas em um chassi de fenil simples. Os modos de vibração das pás laterais podem ser explorados para induzir o movimento da molécula em uma superfície de Au (111) usando efeitos de tunelamento inelástico STM. A molécula tem duas configurações não planas diferentes em solução que ela retém quando absorvida na superfície. Contudo, na superfície metálica é possível trocar as moléculas, um por vez, para uma configuração plana usando um protocolo de manipulação mecânica STM específico. A configuração plana é a mais interessante para este trabalho, porque apenas moléculas planas podem ser movidas de forma controlável na superfície por excitações STM locais. Depois de assumirem essa configuração, as moléculas são razoavelmente estáveis ​​na superfície.

Moléculas na configuração plana foram caracterizadas para determinar os pontos onde os elétrons de tunelamento deveriam ser injetados para fazê-los se moverem na superfície sem empurrá-los mecanicamente. De fato, dependendo do local em que a corrente de tunelamento entra na molécula, isso pode assumir uma configuração não plana (diferente da original) em vez de se mover. Se a corrente for aplicada no local correto, a molécula pode se mover de forma controlada. A caracterização experimental das moléculas foi complementada por simulações de dinâmica molecular e cálculos de teoria funcional de densidade, o que ajudou a descobrir a energética das moléculas. Em abril de 2017, uma 'corrida nanocarro' ocorreu, em que várias máquinas moleculares sintetizadas por grupos de todo o mundo competiam com o objetivo de cobrir uma distância definida em uma superfície de ouro no mínimo de tempo possível, impulsionado por dicas STM. A molécula apresentada neste artigo é um dos veículos que participaram da corrida.