Dinamica del motore molecolare azionata dalla luce
I motori molecolari sono nanomacchine artificiali che ruotano quando viene loro fornita una sostanza chimica o energia luminosa. Mediante un input di energia la molecola subisce un cambiamento conformazionale che conduce alla rotazione unidirezionale di una parte della stessa (rotore) rispetto a un’altra. Il progetto MOLMOTDYN (Understanding the dynamics behind the photoisomerization of light-driven molecular rotary motors and switches), finanziato dall’UE, ha studiato le dinamiche dei motori rotativi molecolari azionati dalla luce. In particolare, i ricercatori hanno cercato di aumentare la potenza in uscita combinando diverse unità motrici all’interno di un singolo dispositivo molecolare. Il campo della costruzione di macchine molecolari artificiali è ancora agli inizi. Per una progettazione di dispositivi molecolari migliori, per funzioni specifiche, gli scienziati hanno bisogno di una conoscenza approfondita riguardo al funzionamento delle reazioni chimiche. Il progetto MOLMOTDYN ha utilizzato strumenti computazionali che simulano i movimenti atomici per modellizzare la meccanica dei dispositivi molecolari azionati dalla luce. Utilizzando tali informazioni, i ricercatori hanno sviluppato dei modelli per due nuove classi di dispositivi molecolari azionati dalla luce con un’efficienza quantica migliorata. La loro innovazione principale è data dalla sostituzione di un tipo inefficiente di movimento, tipico dei modelli precedenti, che consideravano la pura rotazione attorno a un asse. Essi hanno inoltre fornito un mezzo per selezionare le potenziali molecole in grado di fornire la rotazione assiale all’interno di dispositivi molecolari azionati dalla luce. I ricercatori hanno già iniziato a costruire motori molecolari basati sui loro modelli teorici e hanno confermato che questi funzionano nei test preliminari di laboratorio. Essi stanno inoltre progettando dei modi per ancorare le unità motrici su adatti substrati quali superfici di materiale conduttivo o isolante, oppure substrati di biopolimero. Le scoperte del progetto MOLMOTDYN consentiranno ai chimici di progettare motori e interruttori molecolari azionati dalla luce e utilizzabili per una vasta varietà di applicazioni. Inoltre, gli strumenti informatici sviluppati durante il progetto estendono le capacità dei ricercatori di fronteggiare gli emergenti concetti di chimica quantistica.
