Recompensado con un Premio Nobel de Química en 2016, las nanomáquinas proporcionan trabajo mecánico en las escalas más pequeñas. Sin embargo, en dimensiones tan pequeñas, los motores moleculares pueden completar este trabajo en una sola dirección. Investigadores del Instituto Charles Sadron del CNRS, dirigido por NicolasGiuseppone, profesor de la Universidad de Estrasburgo, que trabaja en colaboración con el Laboratorio de Matemáticas de Orsay CNRS / Université Paris-Sud, ha logrado desarrollar máquinas moleculares más complejas que pueden funcionar en una dirección y en su opuesto.incluso se puede controlar con precisión, de la misma manera que una caja de cambios. El estudio fue publicado en Nanotecnología de la naturaleza el 20 de marzo de 2017
Los motores moleculares pueden producir movimiento mecánico cíclico utilizando una fuente de energía externa, como una fuente química o de luz, combinada con movimiento browniano movimiento desorganizado y aleatorio de las moléculas circundantes. Sin embargo, los nanomotores están expuestos a colisiones moleculares en todos los lados, lo quecomplica la producción de trabajo mecánico dirigido y, por lo tanto, útil. Los primeros motores moleculares de la década de 2000 utilizaron el principio del "trinquete browniano", que al igual que una muesca en una rueda dentada que impide que un mecanismo se mueva hacia atrás, sesgará el movimiento browniano para que elel motor funciona en una sola dirección. Esto permite proporcionar trabajo útil, pero no permite un cambio de dirección.
El equipo de investigación se propuso encontrar una solución para revertir este movimiento, lo que hicieron al conectar motores a moduladores moleculares subunidades de embrague usando cadenas de polímeros subunidades de transmisión. También se ha establecido un modelo matemático para comprender el comportamiento deesta red
Cuando se exponen a la radiación ultravioleta, los motores giran mientras los moduladores permanecen inmóviles. Las cadenas de polímeros se enrollan alrededor de sí mismas y se contraen como una banda de goma que se acorta a medida que se retuerce. El fenómeno se puede observar a escala macroscópica, ya queLas moléculas forman un material que se contrae.
Cuando las moléculas están expuestas a la luz visible, los motores se detienen y los moduladores se activan. La energía mecánica almacenada en las cadenas de polímero gira los moduladores en la dirección opuesta al movimiento original, y el material se extiende.
Más espectacular aún, los investigadores pudieron demostrar que la velocidad y la velocidad del trabajo producido pueden regularse cuidadosamente a través de una combinación de UV y luz visible, como una caja de cambios que funciona a través de modulaciones en frecuencia entre los motores y moduladores. El equipoahora está intentando utilizar este estudio para desarrollar dispositivos fotomecánicos que puedan proporcionar trabajo mecánico controlado por la luz.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por CNRS . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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