En forskargrupp tillverkade gemensamt molekylära motorer på ett metallsubstrat med hjälp av supramolekyler, och framgångsrikt vänt om deras rotation genom att omordna bindning mellan molekyler som utgör en supramolekyl.

En molekylär motor är en sorts nanomaskin som är avgörande för att upprätthålla vardagliga aktiviteter för levande organismer. Det är en dröm för nanoteknikforskare att tillverka ett mekaniskt system som drivs av nanomaskiner på samma sätt som biologiska system utvecklar molekylära motorer på ett självorganiserande sätt. Medan molekylära motorer redan har skapats på substratytor med hjälp av organiska molekyler, de hade ett stort problem i det att de var oförmögna att byta rotationsriktning. Detta problem orsakas av deras strukturella styvhet i samband med stark bindning mellan molekylerna som utgör en motor.

I den här studien, det gemensamma forskarteamet tillverkade strukturellt flexibla molekylära motorer med hjälp av en supramolekyl, och lyckades för första gången manipulera motorernas rotationsriktning. En supramolekyl har en komplex struktur, bestående av flera molekyler som är löst förbundna med varandra genom vätebindningar och/eller andra typer av svagare bindningar i förhållande till kovalenta bindningar. En motor gjord av en supramolekyl roterar i en riktning när elektrisk ström injiceras i molekylen. Dessutom, teamet lyckades vända motorns rotationsriktning genom att omorganisera motordelar genom applicering av elektrisk ström under vissa förhållanden. Teamet åstadkom detta eftersom supramolekyl-innehållande molekyler var bundna med måttlig styrka, som varken är för stark eller för svag. Dessutom, eftersom teamet tillämpade principen om självorganisering i biologiska system för tillverkning av molekylära motorer, de tror att massproduktion av produkterna är genomförbar.

Att bygga vidare på dessa positiva resultat, teamet kommer att sikta på att skapa nanomaskiner med överlägsen funktionalitet i större skala. Också, studier om beteendet hos artificiella molekylära motorer kan hjälpa till att förstå den detaljerade mekanismen för hur naturligt förekommande molekylära motorer i biologiska system fungerar.

Denna forskning publicerades i Nanobokstäver , en tidskrift från American Chemical Society, den 22 juni, 2015.