Gli scienziati creano motori chimici a livello molecolare

Tre recenti studi nell'industria chimica hanno fatto scoperte nelle pompe e nei motori rotativi a livello molecolare. I dispositivi microscopici non sono ancora pronti per la premiere ufficiale e l'uso reale, ma le prospettive per della tecnologia ce ne sono di grandi. I futuri micromotori saranno in grado di assorbire l'anidride carbonica direttamente dall'atmosfera, dopodiché, con l'aiuto dell'energia ricevuta, estrarranno metalli preziosi dall'acqua di mare.

I motori a combustione interna a noi familiari bruciano carburante per produrre calore che, a causa della sua elevata energia, spinge pistoni, ingranaggi e altri meccanismi in una direzione rigorosamente specificata. Tuttavia, a livello molecolare, opera un principio completamente diverso. A causa delle dimensioni evanescenti delle particelle corpuscolari, i rotori molecolari possono muoversi sia in senso orario che antiorario con uguale probabilità quando viene fornito calore. Le molecole si muovono in modo casuale, il che rende impossibile il lavoro coordinato di un gran numero di micromotori.



Per anni, Fraser Stoddart, un chimico organico della Northwestern University, ha lottato per risolvere questo problema. Infine, ha raggiunto il risultato ed è stato in grado di creare una delle prime macchine molecolari a base chimica, per la quale è stato insignito del Premio Nobel nel 2016. Un team di scienziati guidato da Stoddart ha inventato anelli microscopici che "avvolgono" dentro e fuori l'asse molecolare sotto l'influenza di determinati reagenti. Inizialmente, la natura caotica del movimento dei rotori persisteva, il che significava che erano inutili.

Tuttavia, nel tempo, il team di Stoddart ha risolto il problema del movimento irregolare dei micromotori. Nel dicembre 2021, su Science, gli scienziati hanno riferito di essere riusciti a immobilizzare la prossima generazione di pompe molecolari utilizzando una struttura organometallica per questo. I ricercatori hanno letteralmente attaccato ciascun rotore microscopico a questa struttura e impostato una posizione rigorosamente definita che è stata mantenuta durante l'esperimento.




David Lee, un chimico dell'Università di Manchester, e il suo team di scienziati sono andati ancora oltre e di recente hanno creato un rotore microscopico che gira continuamente finché ha accesso al "carburante". Al momento, il rotore ruota molto lentamente, facendo circa tre giri al giorno. I ricercatori stanno lavorando per accelerare questo processo e letteralmente ogni giorno scoprono nuove regole per creare meccanismi molecolari.