La macchina elettrica più piccola del mondo

Qualcuno è abituato a progettare vacanze in cui bisogna solo saltare in macchina e partire, ma il viaggio on the road potrebbe non essere più solo una prerogativa dei più avventurosi. L’idea delle quattro ruote sembra infatti essere utile anche nel mondo microscopico, capace forse di risolvere una delle sfide più interessanti che riguardano le nanotecnologie: lo spostamento controllato di una singola molecola su una superficie metallica. Ricercatori olandesi dell’Università di Groningen spiegano infatti, in uno studio pubblicato su Nature, come costruire una molecola a quattro ruote. Ovvero dotata di un quartetto di nanomotori capaci di entrare in funzione se stimolati elettricamente, che le permettono di muoversi nella direzione scelta dagli scienziati. 

Fino ad oggi, infatti, i ricercatori avevano avuto difficoltà proprio a stimolare in maniera controllata il movimento delle nanoparticelle, ovvero a farle spostare autonomamente tramite stimoli elettrici lungo la via scelta. Il moto poteva avvenire in due modi: le molecole potevano essere mosse come elementi passivi, tramite l’uso di particolari strumenti chiamati microscopi ad effetto tunnel (Stm); oppure potevano essere lavorate in modo che si distribuissero lungo una direzione determinata, ma con uguale probabilità di muoversi in avanti o indietro lungo la guida. 

La domanda che si sono posti i ricercatori olandesi è banale: come si fa ad attivare il moto delle particelle e farle poi andare dove vogliamo? Sarebbe la forma delle stesse molecole a quattro ruote a definire il modo in cui rispondono agli stimoli e dunque controllarne il moto. Le ultime creature della nanotecnologia hanno infatti una particolare geometria (detta chirale, ovvero non simmetrica nelle tre dimensioni) formata da quattro unità separate, i piccoli motori chiamati appunto rotary motors, collegate da un asse centrale. È proprio questa sagoma che definisce il modo in cui le particelle interagiscono sulle superfici su cui vengono posate, quando vengono stimolate dagli elettroni. La particolarità che ne rende controllabile il moto è che la forma può essere modificata tramite eccitazione elettrica o vibrazionale. Modificarne la geometria permette dunque di scegliere in che direzione rotoleranno una volta messe in moto. 

“Forse con questa tecnica si potranno sviluppare dei sistemi molecolari meccanici, che ci permettano di spostare le nanoparticelle in maniera controllata su alcune superfici”, hanno spiegato gli autori dello studio, che hanno già testato con successo questa possibilità su una superficie di rame. Le possibili applicazioni? Il controllo di reazioni chimiche, sensori molecolari con sensibilità alla singola particella, computer molecolari o anche metodi terapeutici che hanno come bersaglio alcune specifiche particelle.

Riferimento: Nature doi:10.1038/nature10587

Credit: Randy Wind/Martin Roelfs

Via Wired