Zmechanizowane molekuły pod obciążeniem
Części maszyn, takie jak przekładnie zębate, koła zamachowe lub tłoki, nie poruszają się bez przyłożenia na nie siły. Z drugiej jednak strony, molekuły pozostają w ciągłym ruchu. Partnerzy projektu MECHMOL znaleźli sposób opanowania przypadkowych ruchów w świecie molekuł, generując ukierunkowane siły i realizując makroskopowe zadania. W rzeczywistości zrobili to tak skutecznie, że opracowany syntetyczny system molekularny zdolny jest do transportu obiektów wielokrotnie przewyższających swoją masę. Względny ruch składników rotaksanów i katenananów względem siebie był kluczem do wykonania przez przełącznik molekularny dobrze zdefiniowanego zadania oraz wymiernej pracy. Rotaksany i katenanany należą do nowej kategorii molekuł składających się z mniejszych molekuł, które nie są połączone ze sobą więzami chemicznymi, toteż mogą poruszać się niezależnie. Dokładniej rzecz biorąc, katenanany są zasadniczo złożone ze zblokowanych ze sobą makrocykli. W przypadku rotaksanów, makrocykle są zamknięte w liniowych nitkach posiadających pokaźnych rozmiarów korki po obydwu stronach. Makrocykle rotaksanów zawierają grupy pirydyn, umożliwiające przeszczepienie przełącznika molekularnego na bardzo uporządkowanej samozorganizowanej monowarstwie kwasu 11-merkaptoundekanowego, nałożonego na podłoże ze złota. Uzyskane w rezultacie powłoki monowarstwowe i wielowarstwowe scharakteryzowane zostały przy użyciu spektroskopii fotoemisji promieniowania rentgenowskiego oraz skaningowej mikroskopii tunelowej. Każda z wymienionych technik potwierdziła pełne i jednorodne pokrycie samozorganizowanej monowarstwy przez cienkie powłoki molekuł rotaksanu, którego wzdłużne osie nitek liniowych były równoległe do złotego podłoża. Transport niewielkich kropelek cieczy poprzez światłoczułą powierzchnię molekularną, po naświetleniu przez światło ultrafioletowe, udowodnił, że makrocykle molekuł rotaksanu zmieniły położenie. Stwierdzono, że reakcje chemiczne, które z kolei spowodowały zmiany położenia indywidualnych molekuł, wywołane zostały przez światło. Ich wspólny ruch może w ostatecznym rezultacie prowadzić do możliwości transportu niewielkiej kropelki cieczy na odległość milion razy większą od początkowej zmiany w konformacji molekuł rotaksanu. W takiej sytuacji, światłoczuła powierzchnia przełączalnych rotaksanów zadziałała jako przełącznik molekularny, który może być wykorzystany do dostarczania substancji analizowanych w środowisku o charakterze laboratorium na chipie.
