Científicos crean motores químicos a nivel molecular

Tres estudios recientes en la industria química han logrado avances en bombas y motores rotativos a nivel molecular. Los dispositivos microscópicos aún no están listos para el estreno oficial y el uso real, pero las perspectivas de de la tecnología hay grandes. Los futuros micromotores podrán absorber dióxido de carbono directamente de la atmósfera, después de lo cual, con la ayuda de la energía recibida, extraerán metales valiosos del agua de mar.

Los motores de combustión interna que nos son familiares queman combustible para producir calor que, debido a su alta energía, empuja pistones, engranajes y otros mecanismos en una dirección estrictamente especificada. Sin embargo, a nivel molecular, opera un principio completamente diferente. Debido al tamaño cada vez más pequeño de las partículas corpusculares, los rotores moleculares pueden moverse tanto en el sentido de las agujas del reloj como en el sentido contrario a las agujas del reloj con la misma probabilidad cuando se les suministra calor. Las moléculas se mueven al azar, lo que imposibilita el trabajo coordinado de una gran cantidad de micromotores.



Durante años, Fraser Stoddart, químico orgánico de la Universidad Northwestern, luchó para resolver este problema. Finalmente, logró el resultado y pudo crear una de las primeras máquinas moleculares de base química, por la que fue galardonado con el Premio Nobel en 2016. Un equipo de científicos dirigido por Stoddart inventó anillos microscópicos que "envuelven" dentro y fuera del eje molecular bajo la influencia de ciertos reactivos. Inicialmente, persistió la naturaleza caótica del movimiento de los rotores, lo que significa que eran inútiles.

Sin embargo, con el tiempo, el equipo de Stoddart resolvió el problema del movimiento errático de los micromotores. En diciembre de 2021, en Science, los científicos informaron que habían logrado inmovilizar la próxima generación de bombas moleculares utilizando un marco organometálico para esto. Los investigadores adhirieron literalmente cada rotor microscópico a esta estructura y establecieron una posición estrictamente definida que se mantuvo durante todo el experimento.




David Lee, químico de la Universidad de Manchester, y su equipo de científicos fueron aún más lejos y recientemente crearon un rotor microscópico que gira continuamente siempre que tenga acceso a "combustible". Por el momento, el rotor gira extremadamente lento, dando unas tres revoluciones por día. Los investigadores están trabajando para acelerar este proceso y, literalmente, todos los días descubren nuevas reglas para crear mecanismos moleculares.