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Unos científicos estadounidenses crean un motor eléctrico molecular

Funcionamiento del motor eléctrico molecular

Es imposible de ver para el ojo humano

¿Qué sería de esta sociedad sin los científicos, ingenieros y demás personas que tratan de hacer del mundo un lugar mejor y más sostenible? La ciencia avanza a pasos agigantados y es por ello que cada día amanecemos con nuevas tecnologías. El caso que nos ocupa ahora es el de un motor eléctrico con tamaño molecular. O lo que es lo mismo, imposible de ver para el ojo humano.

Un equipo que incluye a Fraser Stoddart y a Long Zhang, ambos de la Universidad de Northwestern en Estados Unidos, se ha encargado de fabricar este propulsor microscópico. Stoddart es un experto de prestigio internacional en ese segmento. En 2016 fue galardonado con el premio Nobel de Química por su labor en el diseño y la síntesis de máquinas moleculares.

Existen motores moleculares alimentados eléctricamente, pero sólo funcionan en entornos de laboratorio muy controlados, normalmente en condiciones de vacío. Estos investigadores han creado el primer motor eléctrico molecular que funciona en condiciones ambientales y, lo que es más importante, puede fabricarse fácilmente a gran escala. 

Además, el motor es rápido y no produce ningún tipo de producto de desecho, no estropeando el entorno que necesita para funcionar.

"Hemos llevado la nanotecnología molecular al siguiente nivel", dijo el profesor Fraser Stoddart, coordinador del equipo y ganador del Premio Nobel de Química 2016 por su trabajo sobre máquinas moleculares . 

"Esta química usa electrones para impulsar de manera efectiva un motor molecular, muy parecido a un motor macroscópico. Aunque esta área de la química está en sus inicios, predigo que algún día estos diminutos motores marcarán una gran diferencia en la medicina".

El motor microscópico, de solo 2 nanómetros de diámetro, se construyó con un tipo de molécula con anillos interconectados, conocida como catenano. Los anillos se mantienen unidos por fuertes enlaces mecánicos, por lo que los componentes pueden moverse libremente entre sí sin desintegrarse.

El equipo encontró que las partes ideales son los catenanos, cuyos componentes -un bucle interconectado con dos anillos idénticos- son redox activos, es decir, experimentan un movimiento unidireccional en respuesta a cambios en el potencial eléctrico al que están sujetos. 

Se necesitan ambos anillos para lograr este movimiento unidireccional, lo que no es posible con un catenano, que tiene un bucle interconectado con un solo anillo.

estructura molecular del motor eléctrico

Una vez que se sintetiza el motor, se puede controlar ajustando el potencial eléctrico de la solución en la que se sumergen las moléculas. Cuando el motor ya está listo, parece fácil, pero no fue sencillo obtener una versión funcional.

"Controlar el movimiento relativo de los componentes a escala molecular es un desafío formidable, por lo que la colaboración fue crucial", dijo Zhang. “Trabajar con expertos en síntesis, mediciones, química computacional y teoría nos permitió desarrollar un motor eléctrico molecular que funciona en solución”.

La vocación natural de un motor eléctrico molecular es impulsar nanomáquinas y micro y nano-robots, pero este es un trabajo para las próximas décadas. Antes de eso, el equipo espera montar muchos motores en una superficie conductora para influir en el comportamiento de esa superficie y, finalmente, realizar un trabajo útil.

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