Moléculas mecanizadas bajo carga
Las piezas de una máquina, tales como dientes, volantes de inercia o pistones, no se mueven a menos que se les aplique una fuerza. Por otra parte, las moléculas se encuentran en continuo movimiento. Los socios del proyecto MECHMOL han descubierto una forma de rectificar el movimiento aleatorio propio del mundo molecular para generar una fuerza direccional y llevar a cabo tareas macroscópicas. En realidad, lo lograron con tal eficacia que el sistema molecular desarrollado es capaz de transportar objetos con una masa muy superior a la del propio sistema. El movimiento relativo de los constituyentes de los rotaxanos y catenanos, de uno respecto a los otros, fue la clave para llevar a cabo una tarea bien definida y un trabajo medible con esta lanzadera molecular. Los rotaxanos y catenanos pertenecen a un nuevo tipo de moléculas compuestas por moléculas más pequeñas que no están conectadas entre sí por enlaces químicos y, por consiguiente, se pueden mover independientemente. Más específicamente, los catenanos están formados esencialmente por macrociclos entrelazados. En el caso de los rotaxanos, el macrociclo rodea a una cadena lineal dotada de topes voluminosos a ambos extremos. El macrociclo de los rotaxanos contiene grupos piridina que permiten injertar la lanzadera sobre una monocapa bien ordenada y autoensamblada de 11-ácido mercaptoundecanoico depositada sobre un sustrato de oro. La monocapa ordenada y las multiláminas resultantes se caracterizaron mediante espectroscopía de fotoemisión de rayos X y microscopía túnel de rastreo. Ambas técnicas confirmaron la cobertura completa y uniforme de la monocapa autoensamblada por láminas delgadas de moléculas de rotaxano con el eje largo de la hebra lineal paralelo al sustrato de oro. El transporte de pequeñas gotas de líquido sobre la superficie molecular, sensible a la luz, al exponerla a luz ultravioleta, proporcionó indicios de que los macrociclos de las moléculas de rotaxano cambiaban de posición. Se estimó que la luz alimenta reacciones químicas que, a su vez, provocan cambios en la posición de las moléculas individuales. Su movimiento colectivo podría dar lugar, en última instancia, al transporte de una pequeña gota líquida a lo largo de una longitud un millón de veces superior al cambio inicial en la conformación de las moléculas de rotaxano. Con ello, la superficie sensible a la luz de los rotaxanos conmutables actúa como lanzadera molecular que se podría utilizar para trasladar analitos en un entorno de laboratorio-en-un-chip y otras aplicaciones.
