A nanomecânica da Rice University e da University of Houston estão se preparando para acelerar seus motores para a segunda corrida internacional da Nanocar.

Embora eles tenham que pisar nos freios um pouco mais do que o esperado, já que a corrida foi adiada em um ano até 2022, a equipe baseada em Rice está avançando com novos projetos introduzidos na American Chemical Society's Journal of Organic Chemistry .

O trabalho liderado pelos químicos James Tour of Rice e Anton Dubrovskiy, da University of Houston-Clear Lake, atualiza os carros com rodas de tert-butil que devem ajudá-los a navegar no curso disposto em uma superfície de ouro, com pilões consistindo de alguns átomos bem posicionados.

Como sua entrada vencedora na primeira corrida internacional Nanocar de 2017, esses nanocarros têm momentos dipolares permanentes para aumentar sua velocidade e dirigibilidade na superfície.

"Os dipolos permanentes tornam os carros mais suscetíveis a serem influenciados por gradientes de campo elétrico, que são usados ​​para impulsioná-los e manobrá-los, "Tour disse." É um recurso que introduzimos na primeira competição, e tenho certeza que muitas das entradas agora terão esse elemento de design avançado embutido em seus nanocarros. "

Os modelos deste ano também são mais leves, um pouco mais do que os 100 átomos mínimos exigidos pelos novos regulamentos. “O carro que usamos na primeira corrida tinha apenas 50 átomos, "Tour disse." Portanto, este é um aumento substancial no peso molecular, conforme exigido pelos padrões atualizados. "É provável que os organizadores da corrida quisessem nos atrasar desde a última vez, quando terminamos a corrida de 30 horas em apenas 1,5 horas, " ele disse.

Para fazer os carros ultrapassarem 100 átomos enquanto otimizam suas sínteses, os pesquisadores usaram um processo modular para fazer cinco novos carros com terc-butil, todas as rodas adamantyl (como em nanocarros anteriores) ou combinações dos dois.

Com 90 átomos, carros com apenas rodas butil, que minimizam as interações com a pista, e chassis mais curtos eram muito pequenos. Usando combinações de rodas, o laboratório Rice fez nanocarros com 114 átomos. "Isso mantém o peso no mínimo enquanto atende aos requisitos da corrida, "Tour disse.

Os nanocarros serão novamente conduzidos por uma equipe da Universidade de Graz, na Áustria, liderada pelo Professor Leonhard Grill. A equipe trouxe o veículo Rice para a linha de chegada em 2017 e tem enorme experiência em varredura de manipulações dirigidas por microscópio de tunelamento, Tour disse. Os grupos Grill e Tour se reunirão novamente na França para a corrida.

O objetivo geral da competição é avançar no desenvolvimento de nanomáquinas capazes de trabalho real, como transportar carga em escala molecular e facilitar a nanofabricação.

"Esta corrida empurra os limites do design de nanocarros moleculares e métodos para controlá-los, "Tour disse." Então, por meio desse processo competitivo, a experiência mundial é elevada e todo o campo da nanomanipulação é encorajado a progredir ainda mais rápido. "

A corrida, originalmente programado para o próximo verão, foi adiado pela pandemia. Os pilotos ainda precisarão se reunir na França para serem supervisionados pelos juízes, mas todas as equipes controlarão seus carros pela Internet em trilhas sob microscópios de varredura de túnel em seus laboratórios domésticos.

"Então os motoristas estarão juntos, e os carros e pistas serão espalhados pelo mundo, "Tour disse." Mas a distância de cada pista será idêntica, dentro de alguns nanômetros. "

A inscrição do Rice-Graz venceu a corrida de 2017 com um asterisco, já que seu carro se movia tão rapidamente na superfície dourada que era impossível capturar imagens para julgamento. A equipe foi então autorizada a competir em uma superfície prateada que oferecia resistência suficiente e terminou o percurso de 150 nanômetros em 90 minutos.

"O curso deveria ter sido de apenas 100 nanômetros, mas a equipe foi penalizada para adicionar 50 nanômetros extras, "Tour disse." Eventualmente, não era uma barreira de qualquer maneira. ”O primeiro prêmio na pista de ouro foi para um time suíço que terminou um percurso de 100 nanômetros em seis horas e meia.

O laboratório da Tour construiu o primeiro carro de molécula única do mundo em 2005 e passou por muitas iterações desde então, com o desenvolvimento relacionado de motores moleculares que perfuram células para entregar drogas.

Alexis van Venrooy, estudante de pós-graduação em arroz, é o autor principal do artigo. Os co-autores são Victor García-López, ex-aluno do Rice, e John Tianci Li, estudante de graduação. Dubrovskiy é professora assistente de química na University of Houston-Clear Lake e visitante acadêmica da Rice. Tour é o T.T. e W.F. Chao Chair in Chemistry, bem como professor de ciência da computação e de ciência dos materiais e nanoengenharia na Rice.