Geralmente, temos a concepção de que materiais sólidos são estáticos e inflexíveis, mas os cientistas estão desafiando essa noção, explorando maneiras de integrar componentes móveis em escala molecular no interior desses sólidos. Isso abre portas para o desenvolvimento de materiais inovadores, como os cristais anfidinâmicos, que abrigam elementos rígidos e móveis, cujas propriedades podem ser modificadas controlando a rotação molecular interna.
Até recentemente, máquinas moleculares, incluindo os motores moleculares que receberam o Prêmio Nobel de Química em 2016, eram estudados principalmente em ambientes líquidos ou, no máximo, em substâncias moles.
O principal desafio para viabilizar o movimento interno em estruturas cristalinas e sólidas reside na natureza compacta de sua estrutura atômica, que limita o movimento dinâmico a moléculas de tamanho reduzido.
No entanto, um avanço notável foi alcançado por Rempei Ando e sua equipe da Universidade de Hokkaido, no Japão. Eles estabeleceram um recorde em termos de tamanho de movimento dinâmico, demonstrando a construção do maior rotor molecular funcional já visto em um estado sólido.
(Ilustração: Rempei Ando)
Um motor molecular é composto por uma molécula rotativa central ligada a moléculas estacionárias que formam um estator, semelhante à maneira como uma roda e um eixo estão conectados à estrutura de um carro. A equipe desenvolveu um rotor funcional composto por uma molécula de pentipticeno, que é aproximadamente 40% maior em diâmetro do que os rotores anteriores no estado sólido. O pentipticeno é uma molécula orgânica que consiste em cinco anéis de benzeno fundidos em uma estrutura tridimensional rígida, com diversas aplicações, incluindo a produção de materiais leves e resistentes para uso aeroespacial.
Para permitir a rotação de uma molécula tão grande, a equipe criou espaço dentro do sólido, utilizando complexos metálicos côncavos que protegem a molécula do rotor de interações indesejadas com outras moléculas no cristal. Isso foi alcançado por meio da adição de uma molécula especialmente grande e volumosa ao átomo metálico do estator.
Experimentos de ressonância magnética nuclear e simulações computadorizadas demonstraram que o rotor molecular gigante gira a intervalos de 90 graus, com uma frequência entre 100 e 400 kHz.
O professor Mingoo Jin explicou que os rotores de pentipticeno usados neste estudo possuem “bolsões de acomodação” que permitem a inclusão de vários tipos de compostos convidados, incluindo luminóforos. Isso pode levar ao desenvolvimento de materiais de estado sólido altamente funcionais e sofisticados, com propriedades ópticas ou luminescentes.
Achou útil essa informação? Compartilhe com seus amigos! 
Deixe-nos a sua opinião aqui nos comentários.
