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Martedì, Ottobre 27, 2020
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Costruito il primo motore molecolare elettrico

Costituito da una singola molecola, ha un diametro di un solo nanometro

Il primo motore elettrico costituito da una singola molecola è stato realizzato da un gruppo di ricercatori della Tufts University, uno sviluppo che potenzialmente può dare origine a una nuova classe di dispositivi sfruttabili in una vasta serie di applicazioni che vanno dalla medicina all'ingegneria.

Come riferiscono in un articolo pubblicato su Nature Nanotechnology, il motore ha un diametro di appena un nanometro: finora il più piccolo motore elettrico mai realizzato misurava 200 nanometri. Per confronto, lo spessore di un capello umano è di circa 60.000 nanometri.

"Ci sono stati progressi significativi nella costruzione di motori molecolari alimentati dalla luce e da reazioni chimiche, ma questa è la prima volta che è stata dimostrata la possibilità di un motore molecolare elettrico, di fornirgli energia in modo controllato e di fargli fare qualcosa che non sia solo casuale", spiega E. Charles H. Sykes, che ha diretto lo studio.

Sykes e colleghi sono stati in grado di controllare il motore molecolare a energia elettrica sfruttando un microscopio a scansione a effetto tunnel (LT-STM), che utilizza elettroni invece della luce di "vedere" le molecole.

I ricercatori hanno realizzato il motore con una molecola di metil-butil-solfuro collocata su una superficie di rame. Questa molecola contiene atomi di zolfo e idrogeno che si protendono come due bracci, con quatto molecole di carbonio da un lato e una dall'altro, che sono in grado di ruotare libreramente attorno al legame che si fortma fra lo zolfo e il rame.

I ricercatori hanno scoperto che controllando la temperatura della molecola potevano influire direttamente sulla velocità di rotazione. Per tracciare con accuratezza i movimenti del motore, i ricercatori hanno operato a 5 K, ma a temperature più elevate il motore gira molto più velocemente, una circostanza che potrà essere utile nelle applicazioni ma che rende difficile misurare le caratteristiche del motore stesso.

"Una volta che avremo una comprensione migliore delle temperature necessarie per fare funzionare questi motori, ci potrebbero essere concrete applicazioni nel campo dei sensori e dei dispositivi medici che coinvolgono piccoli tubi. A scale piccole l'attrito del liquido contro le pareti del tubo aumenta, e il flusso dei fluidi potrebbe essere reso più agevole rivestendo le pareti dei tubi con questi motori", ha detto Sykes. «Si potrebbero anche creare ingranaggi alle nanoscale."

Nel frattempo i ricercatori intendono sottoporre il loro motore al Guinness World Records.


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