Para que los motores moleculares se exploten de manera efectiva, necesitan poder operar al unísono. Sin embargo, integrar miles de millones de estos motores de tamaño nanométrico en un solo sistema y lograr que funcionen al unísono ha resultado ser todo un desafío.Los químicos orgánicos de la Universidad de Groningen ahora han logrado integrar numerosos motores rotativos unidireccionales accionados por luz en un marco de metal orgánico un material sólido con una estructura similar a una jaula 3D. Los detalles de su descubrimiento se publicaron el 18 de marzo, en eldiario Nanotecnología de la naturaleza .
Los motores moleculares rotativos impulsados por la luz fueron creados por primera vez por Ben Feringa, químico orgánico de la Universidad de Groningen. El profesor Feringa y otros dos compartieron el Premio Nobel de Química 2016 por este descubrimiento. Grupos de varios tipos de motores moleculares a nanoescala tienense ha unido a las superficies y se ha incorporado a geles, cristales líquidos y fibras musculares donde pueden realizar trabajos a escala macro, a través de una acción cooperativa. Sin embargo, la creación de una serie ordenada de estos motores en un material 3D de estado sólido tiene,hasta ahora, permaneció fuera de nuestro alcance.
cristales
Un equipo de científicos de la Universidad de Groninga, dirigido por Ben Feringa, el profesor asistente Sander Wezenberg y el profesor Wesley Browne, asumieron este desafío. Ahora han producido un sistema de trabajo que contiene 3 x 1020 un tres seguido por veinte ceros motores rotativos unidireccionales accionados por luz por centímetro cúbico, que funcionan todos al unísono.
Los científicos alojaron los motores en armazones organometálicos MOF, jaulas moleculares hechas de metales con 'puntales' interconectados de moléculas orgánicas. Las pilas 3D ordenadas de estas jaulas moleculares forman cristales. Una vez que habían crecido estos cristales, el equipo reemplazólos pilares verticales con moléculas motoras, utilizando un proceso conocido como intercambio de enlaces asistido por solvente. No fue posible insertar los motores en una etapa anterior, ya que no habrían podido soportar las condiciones necesarias para sintetizar los MOF.
pilares
Los componentes del estator de los motores moleculares funcionan como los pilares de las jaulas, mientras que los componentes del rotor permanecen libres dentro de las jaulas. Las jaulas fueron diseñadas para ser lo suficientemente grandes como para permitir que los motores funcionen libremente, sin obstáculos.impulsado por la iluminación del cristal con luz ultravioleta. Las pruebas en estos sistemas mostraron que los motores estaban predominantemente orientados en la misma dirección y que su velocidad de rotación era similar a la velocidad alcanzada en los líquidos. El equipo estaba encantado, como lo intentaron otros grupos anteriormente.incorporar rotaxanos otro tipo de máquina molecular en los MOF mostró que estos motores no podían funcionar libremente.
Por lo tanto, ahora es posible crear un 'MOF motorizado', en el que un gran número de motores moleculares se empaquetan densamente para crear cristales macroscópicos. En teoría, cristales como este podrían usarse para controlar la difusión de gases, opodría funcionar como bombas de luz en sistemas microfluídicos. Otra aplicación potencial sería alimentar el MOF motorizado con materiales que reaccionarían dentro de las jaulas antes de ser bombeados nuevamente. Sin embargo, se necesita mucha más investigación antes de que cualquiera de estas aplicaciones pueda convertirseuna realidad. Un problema potencial, por ejemplo, es que los materiales que pasan a través de las jaulas podrían interferir con el funcionamiento de los motores, causando que el sistema se obstruya. Sin embargo, el sistema presentado por el profesor Feringa y su equipo proporcionará un trampolín paraexploraciones adicionales del comportamiento colectivo de motores rotativos integrados en matrices 3D.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Groningen . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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