Um motor biológico que consome combustível quiral impulsiona a rotação em uma direção em torno de uma única ligação covalente
Ciclo de motor químico de um motor rotativo de ligação simples autônomo, de operação contínua e alimentado quimicamente. Crédito:Natureza (2022). DOI:10.1038/s41586-022-04450-5
Uma equipe de pesquisadores da Universidade de Manchester criou um motor molecular que consome combustível quiral para impulsionar a rotação em torno de uma única ligação covalente. Em seu artigo publicado na revista
Nature , o grupo descreve seu trabalho no desenvolvimento de um motor giratório direcional quimicamente alimentado e por que eles acreditam que seus esforços resultarão em sistemas semelhantes sendo desenvolvidos com outros materiais.
Pesquisas anteriores mostraram que existem exemplos de motores biológicos na natureza – a ADT sintase é apenas um exemplo. Esses exemplos serviram de inspiração para os químicos que tentam replicar esses motores e, embora algum progresso tenha sido feito, nenhum foi desenvolvido capaz de girar em um eixo de 360° em torno de uma única ligação - até agora.
Nesse novo esforço, os pesquisadores criaram um motor biológico usando 26 átomos – um em que o motor era capaz de girar completamente em torno de uma única ligação e continuar girando enquanto fosse alimentado com combustível. Seu motor consistia em duas partes:um grupo carbonila pirrol-2 que compunha a parte rotativa do motor e um carbonila fenil-2 que servia como base. As duas partes foram conectadas com uma ligação N-C, que também serviu de eixo para o motor. Um combustível de carbodiimida foi usado para conduzir a rotação. À medida que foi adicionado ao motor, formou-se um anidrido intramolecular resultando em uma reação de hidrólise com um viés direcional baseado na quiralidade do combustível – e também outro aditivo para acelerar o processo. Os pesquisadores observam que aplicar um diácido no rotor e retirar o combustível impediu a rotação quando desejado.
Os testes mostraram que o motor girava a uma taxa de aproximadamente um giro completo a cada três horas. Eles descobriram que ele também girava com erro, aproximadamente a cada quatro giros, indo na direção oposta à direção desejada. Eles sugerem que seu trabalho é apenas uma incursão inicial na criação de motores rotativos. Eles esperam que os projetos futuros girem mais rapidamente e que um meio seja encontrado para reduzir o número de erros. Olhando mais adiante, esses motores poderão um dia ser usados em aplicações como mineração de íons metálicos do fundo do oceano.
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