Nanotecnologia

Cientistas criam uma mola-écula

Cientistas criam uma mola-écula
Este pode ser o primeiro caso de criação de um objeto molecular, uma estrutura funcional formada por uma única molécula, com possibilidade de aplicação em computadores moleculares.[Imagem: iStockphoto/Kronick]

Objetos moleculares

Cientistas japoneses criaram moléculas em espiral que funcionam como uma mola, alternando entre a posição de "comprimida" e "liberada" quando submetidas a um sinal eletroquímico.

Este pode ser o primeiro caso de criação de um objeto molecular, uma estrutura funcional formada por uma única molécula.

Recentemente, pesquisadores suíços criaram a maior molécula sintética já fabricada, mas que ainda não constituía uma unidade funcional por si só - portanto, não é um objeto molecular.

A descoberta do grupo japonês demonstra diretamente a possibilidade da criação de chaves eletroquímicas formadas por moléculas individuais.

E, indiretamente, é um dos primeiros exemplos de uma das maiores promessas da nanotecnologia, a criação de objetos de baixo para cima, usando átomos e moléculas individuais.

Mola molecular

O grau de torção das estruturas helicoidais naturais, como a dupla hélice do DNA, desempenha um papel essencial em muitas funções biológicas importantes.

Devido à sua arquitetura torcida, as estruturas helicoidais artificiais podem facilitar a separação e a síntese de compostos quirais - moléculas assimétricas que não podem ser sobrepostas com sua imagem espelhada. Estas chamadas moléculas canhotas têm grande importância na área bioquímica, sobretudo no desenvolvimento de fármacos.

Eisuke Ohta e seus colegas do Instituto Riken criaram oligômeros, pequenas cadeias de polímero em formato de mola, a partir de compostos orgânicos chamados o-fenilenos.

Esses oligômeros são formados por anéis de benzeno que se conectam uns aos outros em um ângulo agudo, o que dá origem à sua estrutura helicoidal, em formato de mola.

Os cientistas afirmam que suas "mola-éculas" poderão em breve servir como máquinas moleculares, para aplicação em computadores moleculares.

Computadores moleculares

Muitos pesquisadores têm estudado moléculas que alteram suas características - tais como cor, luminescência e modo de agregação - quando expostas a estímulos externos.

Mas as alterações na rigidez demonstradas pela "mola-écula" é algo inédito e pode abrir as portas para novos tipos de chaves e mecanismos moleculares.

Cientistas criam uma mola-écula
Os estados de longa duração se assemelham aos 0s e 1s do código binário, tornando-os adequados para o armazenamento de dados moleculares. [Imagem: Eisuke et al./Nature Chemistry]

Ao purificar o material, os cientistas descobriram que as moléculas passavam por um "processo de quebra de simetria quiral", produzindo cristais que continham hélices para a esquerda e para a direita. Além disso, as molas mudam de lateralidade rapidamente quando em solução.

No entanto, a oxidação dessas estruturas retarda o processo de comutação entre os dois estados quirais, aumentando sua vida útil.

Esses estados de longa duração se assemelham aos 0s e 1s do código binário, tornando-os adequados para o armazenamento de dados moleculares, cuja gravação pode ser feita opticamente.

É tudo muito novo, e os cientistas afirmam que o próximo passo é descobrir as propriedades físicas e químicas desses oligômeros. "Agora, nós queremos desvendar essas propriedades," disse Ohta.

Só então será possível começar a explorar suas aplicações práticas.

Bibliografia:

Redox-responsive molecular helices with highly condensed ?-clouds.
Ohta, Eisuke, Sato, H., Ando, S., Kosaka, A., Fukushima, Takanori, Hashizume, D., Yamasaki, M., Hasegawa, K., Muraoka, A., Ushiyama, H., Yamashita, K., Aida, Takuzo
Nature Chemistry
Vol.: 3, 68-73 (2011)
DOI: 10.1038/nchem.900




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