Motor eltrico molecular

Nanotecnologia

Redação do Site Inovação Tecnológica – 12/01/2023

Os catenanos, dos quais o rotaxano o componente mais conhecido, esto na base das mquinas moleculares.
[Imagem: Northwestern University]

Motor eltrico de uma nica molcula

Cientistas criaram o primeiro motor eltrico molecular – formado por apenas uma molcula – capaz de funcionar em condies prticas.

Existem motores moleculares movidos eletricamente, mas eles s funcionam em ambientes muito controlados de laboratrio, geralmente em condies de vcuo.

Long Zhang e colegas da Universidade Northwestern, nos EUA, criaram agora o primeiro motor eltrico molecular que funciona em condies ambiente e, mais importante ainda, pode ser facilmente fabricado em larga escala. Alm disso, o motor veloz e no produz qualquer tipo de produto residual, no estragando o ambiente que ele precisa para funcionar.

“Ns levamos a nanotecnologia molecular a um outro patamar,” disse o professor Fraser Stoddart, coordenador da equipe e ganhador do Prmio Nobel de Qumica de 2016 por seu trabalho com mquinas moleculares. “Essa qumica elegante usa eltrons para acionar efetivamente um motor molecular, muito parecido com um motor macroscpico. Embora essa rea da qumica esteja em sua infncia, prevejo que um dia esses pequenos motores faro uma enorme diferena na medicina.”

Funcionamento do motor eltrico molecular.
[Imagem: Long Zhang et al. – 10.1038/s41586-022-05421-6]

Motor eltrico molecular

O motor microscpico, com apenas 2 nanmetros de dimetro, foi construdo com um tipo de molcula com anis interligados, conhecida como catenano. O anis so mantidos juntos por fortes ligaes mecnicas, de modo que os componentes possam se mover livremente uns em relao aos outros sem se desintegrar.

A equipe descobriu que as peas ideais so os [3]catenanos, cujos componentes – um loop interligado com dois anis idnticos – so redox ativos, ou seja, eles sofrem movimento unidirecional em resposta a mudanas no potencial eltrico a que esto sujeitos. Os dois anis so necessrios para alcanar esse movimento unidirecional, o que no possvel com um [2]catenano, que tem um loop interligado com apenas um anel.

Sintetizado o motor, ele pode ser controlado ajustando-se o potencial eltrico da soluo em que as molculas esto mergulhadas. Agora que o motor est pronto parece fcil, mas no foi nada simples chegar a uma verso funcional.

“Controlar o movimento relativo dos componentes em escala molecular um desafio formidvel, ento a colaborao foi crucial,” contou Zhang. “Trabalhar com especialistas em sntese, medies, qumica computacional e teoria nos permitiu desenvolver um motor molecular eltrico que funciona em soluo.”

A vocao natural de um motor eltrico molecular servir como impulsionador de nanomquinas e micro e nano-robs, mas esse um trabalho para dcadas. Antes disso, a equipe espera montar uma infinidade de seus motores sobre uma superfcie condutora de modo a influenciar o comportamento dessa superfcie, eventualmente realizando algum trabalho til.

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