Motores moleculares se comunicam e sincronizam movimento

Redação do Site Inovação Tecnológica -  06/06/2016

Esquema mostrando motores paralelos com braços rotativos dipolares indicados pelas setas. As unidades verdes e vermelhas representam cargas negativas e positivas. [Imagem: Y. Zhang et al. - 10.1038/nnano.2016.69]

Motores sincronizados

Controlar motores moleculares funcionais tem sido um campo intenso de investigação, o que já resultou em motores moleculares totalmente elétricos e até em um motor molecular a pistão, com um princípio de funcionamento similar ao dos motores dos carros.

A novidade agora é que centenas desses nanomotores foram reunidos e postos para funcionar ao mesmo tempo. A surpresa é que eles sincronizaram seus movimentos sem que fosse necessário controlar individualmente cada um deles.

Nanomáquinas, ou máquinas moleculares, com movimentos coordenados podem ser úteis em várias áreas de fronteira, incluindo a computação, fotônica, eletrônica, bem como em novos dispositivos em nanoescala, ou NEMS, enanorrobôs.

"Nosso objetivo é imitar máquinas biológicas naturais criando máquinas sintéticas que possamos controlar," disse Saw-Wai Hla, da Universidade de Ohio, nos EUA.

Padrões de coordenação

Construídos na forma de uma matriz, até 500 motores moleculares se moveram simultaneamente, todos no mesmo sentido, quando Hla forneceu-lhes uma tensão de 1 Volt através da ponta de um microscópio de varredura.

Imagem por microscopia eletrônica dos motores moleculares reais. [Imagem: Saw-Wai Hla]

Quando a tensão cai abaixo desse nível, os motores ainda giram, mas em direções diferentes. Ainda assim, o movimento não é aleatório, apresentando padrões de coordenação ao longo da matriz, disse Hla.

Motor molecular

Os motores moleculares são compostos por duas plataformas superpostas: a parte superior funciona como rotor e a parte inferior como estator. As plataformas rotativa e estacionária estão ligadas por um átomo de európio, que serve como uma espécie de rolamento de esferas atômico.

O rotor tem dois braços, um com carga positiva e outro com carga negativa. É esta característica de dipolo que permite que os motores individuais se "comuniquem" - através da condução das cargas elétricas - e coordenem seus movimentos.

Além disso, a equipe constatou que o arranjo hexagonal dos nanomotores é essencial para a sincronização, uma vez que permite que eles troquem cargas de forma eficaz.

Bibliografia:

Simultaneous and coordinated rotational switching of all molecular rotors in a network
Y. Zhang, H. Kersell, R. Stefak, J. Echeverria, V. Iancu, U. G. E. Perera, Y. Li, A. Deshpande, K.-F. Braun, C. Joachim, G. Rapenne, S.-W. Hla
Nature Nanotechnology
DOI: 10.1038/nnano.2016.69