Hélice molecular
La hélice molecular es una molécula que puede propulsar fluidos cuando se gira, debido a su forma especial que está diseñada en analogía a las hélices macroscópicas : [1] [2] tiene varias palas de escala molecular unidas en un cierto ángulo de paso alrededor de la circunferencia de un eje , alineado a lo largo del eje de rotación.
Las hélices moleculares diseñadas en el grupo del Prof. Petr Král de la Universidad de Illinois en Chicago tienen sus palas formadas por moléculas aromáticas planas y el eje es un nanotubo de carbono . [3] Las simulaciones de dinámica molecular muestran que estas hélices pueden servir como bombas eficientes a granel y en la superficie de los líquidos. Su eficiencia de bombeo depende de la química de la interfaz entre las palas y el líquido. Por ejemplo, si las palas son hidrófobas , las moléculas de agua no se unen a ellas y las hélices pueden bombearlas bien. Si las palas son hidrófilas , las moléculas de agua forman enlaces de hidrógeno.con los átomos en las hojas polares. Esto puede bloquear en gran medida el flujo de otras moléculas de agua alrededor de las palas y ralentizar significativamente su bombeo.
Las hélices moleculares pueden girar mediante motores moleculares que pueden ser impulsados por medios químicos, biológicos, ópticos y eléctricos, [4] [5] [6] o varios mecanismos similares a trinquetes . [7] La naturaleza realiza la mayoría de las actividades biológicas con una gran cantidad de motores moleculares altamente sofisticados, como la miosina , la quinesina y la ATP sintasa . [8] Por ejemplo, los motores moleculares rotatorios unidos a colas a base de proteínas llamadas flagelos pueden propulsar bacterias.
De manera similar, el ensamblaje de una hélice molecular y un motor molecular puede formar una máquina a nanoescala que puede bombear fluidos o realizar locomoción . [9] Las aplicaciones futuras de estos nanosistemas van desde herramientas analíticas novedosas en física y química, administración de fármacos y terapia génica en biología y medicina, técnicas avanzadas de laboratorio de nanofluidos en un chip , hasta pequeños robots que realizan diversas actividades a nanoescala o microescala. .
