Próxima generación: Motor de molécula única
Un motor eléctrico de molécula única, sulfuro de metilo butílico. SALUD L. TIERNEY, ET AL. Y LA NANOTECNOLOGÍA DE LA NATURALEZA
EL DISPOSITIVO: El sulfuro de butilo y metilo es una especie de molinillo torcido, con un átomo de azufre como pasador y dos brazos, uno con un grupo butilo más grande y el otro, un grupo metilo más pequeño, que gira. Este motor de tamaño nanométrico está unido a una superficie metálica en el átomo de azufre y alimentado por electrones de un microscopio de túnel de barrido (STM).
“Elegimos esta molécula porque queríamos que fuera relativamente fácil para entender,” dijo Charles Sykes, profesor asociado de química en la Universidad de Tufts e investigador principal del proyecto.
El microscopio, que puede observar moléculas individuales, tiene una punta de metal afilada que los investigadores usaron para enviar electrones al motor desde arriba. Al mismo tiempo, el osciloscopio observa cómo gira la molécula. Al medir los cambios en la corriente, puede determinar…
NOVEDADES: El motor de Sykes no es el primer motor de una sola molécula, pero es el primero en ser alimentado eléctricamente. . Los motores impulsados por luz y alimentados químicamente precedieron al modelo actual, pero el enfoque electrónico tiene algunas ventajas clave.
La luz es demasiado estocástica, dijo Herre van der Zant, profesor de la Universidad Tecnológica de Delft en los Países Bajos. , que no participó en este estudio, lo que dificulta la alimentación precisa del motor. La luz también puede volverse demasiado intensa y, de hecho, quemar el motor. Un impulso eléctrico es mucho más rápido y brinda un control más directo, dijo Van der Zant.
El combustible químico exige que un motor esté en un fluido, y también puede ser menos preciso, ya que los químicos se difundirán por todo el líquido. y no concentrarse en el motor, le dijo Sykes a The Scientist.
Daniel Dundas, investigador de la Queen’s University of Belfast, dijo que los investigadores pudieron desarrollar lo que otros solo habían diseñado en teoría porque aprovecharon la capacidad del microscopio para alimentar el motor y observar su rotación simultáneamente. La principal novedad es el uso de técnicas STM para llevar a cabo las mediciones, dijo Dundas a The Scientist.
Un ejemplo de un motor molecular en la naturaleza: la miosina caminando a lo largo de un filamento de actina. WIKIMEDIA, M ATTHEW L. WALKER, STAN A. BURGESS, JAMES R. SELLERS FEI WAND, JOHN A. HAMMER III, JOHN TRINICK, PETER J. KNIGHT
IMPORTANCIA: Aunque los motores tienen uso en sistemas vivos, el profesor de la Universidad de Columbia, Henry Hess, dijo que la aplicación más prometedora de la nueva máquina podría estar en la tecnología, usando la rotación del motor para encender o apagar algo haciendo o rompiendo una conexión.
Motores diminutos también podría usarse para dirigir fluidos en una dirección particular, procesar señales, detectar la viscosidad o actuar como transmisores de microondas en miniatura o antenas de ondas de radio a nanoescala. Pero Sykes dijo que estas ideas representan una perspectiva de 50 años.
Por ahora, la prueba de capital es lo más importante, y no necesariamente las aplicaciones potenciales de un pequeño motor eléctrico, dijo Hess, quien no participó. en esta investigación. El simple hecho de demostrar que un motor así puede funcionar es un récord mundial, en cierto sentido, le dijo a The Scientist.
NECESITA MEJORAR: una parte importante de desarrollar un motor es dirigir en qué dirección gira para que su movimiento haga el trabajo deseado de manera consistente. Sykes y su equipo realmente desarrollaron dos motores con orientaciones opuestas de sus componentes de la cadena lateral, uno con una estructura de mano derecha y otro con una izquierda. La forma zurda del motor prefería girar en el sentido de las agujas del reloj, lo que lo hacía un 5 por ciento más de lo que giraba en sentido contrario.
Sería muy importante aumentar ese número e inducir al motor a girar. exclusivamente en una dirección, dijo Van der Zant a The Scientist. Pero no está del todo claro si puede lograr eso con esta configuración… y hacer que esto sea verdaderamente unidireccional. Van der Zant está trabajando en un motor molecular que usa campos eléctricos en lugar de electrones solos como fuerza impulsora, y dijo que podría permitir un mayor control sobre la velocidad y la dirección.
Sykes dijo que estaba complacido de ver ninguna preferencia en la dirección en absoluto. En este momento, estamos muy contentos de tener una prueba de capital, porque no hay pautas reales en términos de qué esperar.
Van der Zant estuvo de acuerdo. Creo que lo principal es comprender este movimiento a escala nanométrica, y esto nos ayudará a comprender cómo funcionan los motores en general.
HL Tierney, et al., Demostración experimental de un motor eléctrico de molécula única, Nanotecnología natural, doi:10.1038/nnano.2011.142, 2011.
Interesado en leer más?
Conviértase en miembro de
Reciba acceso completo a más de 35 años de archivos, así como a TS Digest, ediciones digitales de The Scientist, artículos y mucho más. Únase gratis hoy ¿Ya es miembro? Inicie sesión aquí