¡Cómo vemos las cosas a nuestro alrededor sin darnos cuenta! Conocemos el peculiar hábito del girasol. Cómo se mueve con el movimiento del sol todos los días. Pero si queremos mover algo con la ayuda de la luz del sol, no somos tan afortunados como el girasol.
Primero tenemos que convertir la luz solar en calor o electricidad y luego convertir todo esto en energía mecánica. Los científicos están tratando de imitar la acción del girasol a nanoescala en este momento. Es nada menos que un milagro, pero los científicos son los mejores magos de la tierra.
Las generaciones venideras cosecharán los beneficios de su arduo trabajo. Un equipo de químicos de University of Florida está probando un nuevo mecanismo para transformar la luz directamente en movimiento, aunque a una escala muy, muy, muy pequeña.
Su artículo aparecerá pronto en la edición en línea de la revista Nano Letters. El equipo de la UF desarrolló un nuevo tipo de «nanomotor molecular» impulsado únicamente por fotones. Los fotones también se conocen como partículas de luz.
Aunque este no es el primer nanomotor impulsado por fotones, lo que diferencia a este nanomotor de los demás es que este dispositivo casi microscópico está compuesto en su totalidad por una sola molécula de ADN. Esta característica hace que este nanómetro de fotones sea especial porque esta simplicidad aumenta la flexibilidad del dispositivo.
Cuando vamos a utilizar este nanomotor fotónico en el mundo real podemos fácilmente actualizar, modificar, alterar el existente para su desarrollo, fabricación y aplicaciones en el mundo real. Se dice que esta tecnología puede ser utilizada para varios propósitos y que va desde la medicina hasta la fabricación.
Huaizhi Kang, que es el estudiante de doctorado en química de la UF y el primer autor del trabajo, dijo: «Es fácil de ensamblar, tiene menos piezas y teóricamente debería ser más eficiente».
Tenemos que subrayar una y otra vez que la escala del nanomotor es casi infinitamente pequeña, pero sus implicaciones no lo son.
En su forma cerrada, el nanomotor mide de 2 a 5 mil millonésimas de metro. Cuando se suelta, se extiende de 10 a 12 nanómetros. Según los cálculos científicos aparentes, el nanomotor utiliza considerablemente más energía en la luz que las células solares tradicionales, la cantidad de fuerza que ejerce es proporcional a su pequeño tamaño. Pero debe quedar claro que el tamaño no va a ser un factor limitante.
Si intentamos mirar hacia el futuro, el nanomotor se aplicará con éxito a los dispositivos microscópicos. Puede reparar una célula difunta o combatir virus o bacterias. El nanomotor está compuesto de ADN, por lo que es biocompatible. Aunque en la etapa conceptual, estos dispositivos, al igual que los mucho más grandes, requerirán una fuente de energía para funcionar. Una ventaja más del nanomotor es que no deja residuos cuando convierte la energía de la luz en movimiento.
«La preparación de las moléculas de ADN es relativamente fácil y reproducible, y el material es muy seguro», dijo Yan Chen, estudiante de doctorado en química de la UF y uno de los autores del trabajo.
Pero las aplicaciones prácticas del mundo no parecen fáciles. Si queremos llevar a cabo una producción en línea de montaje o conducir un vehículo utilizando nanomotores, necesitaríamos billones de ellos. Tienen que trabajar juntos en armonía. Weihong Tan, profesor de química y fisiología de la UF, autor del artículo y líder del grupo de investigación que informa sobre los hallazgos, reconoció: «La mayor dificultad está por delante: cómo recoger la fuerza a nivel molecular en una fuerza acumulada coherente que pueda hacer un trabajo real cuando el motor absorbe la luz solar».
Tan es bastante optimista en cuanto a que el grupo ya ha comenzado a trabajar en el problema y que encontrarán una solución. Dijo: «Se están creando algunas nanoestructuras prototipo de ADN que incorporan motores fotoconmutadores simples que sincronizarán los movimientos moleculares para acumular fuerzas».
¿Cómo el equipo crea el nanomotor? El equipo de investigación combinó una molécula de ADN creada en laboratorio con azobenceno. El azobenceno es un compuesto químico que reacciona a la luz. Un fotón de alta energía provoca una respuesta, otra de baja energía. Los investigadores colocaron un fluoróforo, o emisor de luz, en un extremo del nanomotor para demostrar el movimiento.
En otro extremo tenían un quencher, que puede apagar la luz emitida. Sus instrumentos registrados emitían una intensidad de luz que correspondía al movimiento del motor. La investigación está siendo financiada por los Institutos Nacionales de Salud y la Fundación Nacional de Ciencias.
«La radiación hace que las cosas se muevan del giro de las ruedas de los radiómetros al giro de los girasoles y otras plantas hacia el sol», dijo Richard Zare, distinguido profesor y presidente de química en Universidad de Stanford . «Lo que el profesor Tan y sus colaboradores han hecho es crear un nanomotor inteligente accionado por luz que involucra una sola molécula de ADN. Creo que es el primero de su tipo».
