Franse onderzoekers van CNRS en de Université de Bordeaux, in samenwerking met een Chinees team, hebben de eerste moleculaire zuiger ontwikkeld die in staat is tot zelfassemblage. Hun onderzoek betekent een belangrijke technologische vooruitgang in het ontwerp van moleculaire motoren. Dergelijke zuigers kunnen, bijvoorbeeld, worden gebruikt om kunstmatige spieren te maken of polymeren te maken met controleerbare stijfheid. De resultaten worden op 4 maart 2011 gepubliceerd in het tijdschrift Wetenschap .

Levende organismen maken uitgebreid gebruik van moleculaire motoren bij het vervullen van enkele van hun vitale functies, zoals het opslaan van energie, celtransport mogelijk maken of zelfs verplaatsen in het geval van bacteriën. Aangezien de moleculaire lay-outs van dergelijke motoren uiterst complex zijn, wetenschappers proberen hun eigen, eenvoudigere versies. De motor ontwikkeld door het internationale team onder leiding van Ivan Huc, CNRS-onderzoeker in de eenheid "Chimie et Biologie des Membranes et des Nanoobjets", is een "moleculaire zuiger". Als een echte zuiger, het bestaat uit een stang waarop een bewegend deel schuift, behalve dat de staaf en het bewegende deel slechts enkele nanometers lang zijn.

Specifieker, de staaf is gevormd uit een slank molecuul, terwijl het bewegende deel een helixvormig molecuul is (beide zijn derivaten van organische verbindingen die speciaal voor dit doel zijn gesynthetiseerd). Hoe kan het helicoïdale molecuul langs de staaf bewegen? De zuurgraad van het medium waarin de moleculaire motor is ondergedompeld, regelt de voortgang van de helix langs de staaf:door de zuurgraad te verhogen, de helix wordt naar het ene uiteinde van de staaf getrokken, omdat het dan een affiniteit heeft voor dat deel van het slanke molecuul. Door de zuurgraad te verminderen, het proces wordt omgekeerd en de helix gaat in de andere richting.

Dit apparaat heeft een cruciaal voordeel ten opzichte van bestaande moleculaire pistons:zelfassemblage. In eerdere versies, die de vorm aannemen van een ring die langs een staaf glijdt, het bewegende deel wordt met grote moeite mechanisch op de staaf gebracht. Omgekeerd, de nieuwe zuiger is zelfconstruerend:de onderzoekers ontwierpen het helicoïdale molecuul zo dat het zich spontaan om de staaf wikkelt, met behoud van voldoende flexibiliteit voor zijn zijwaartse bewegingen.

Door de grootschalige productie van dergelijke moleculaire zuigers toe te staan, dit zelf-assemblerend vermogen is een goed voorteken voor de snelle ontwikkeling van toepassingen in verschillende disciplines:biofysica, elektronica, scheikunde, enz. Door meerdere zuigers end-to-end op elkaar te enten, Het kan mogelijk zijn, bijvoorbeeld, een vereenvoudigde versie van een kunstmatige spier te produceren, op aanvraag kunnen contracteren. Een oppervlak vol met moleculaire zuigers zou, waar en wanneer nodig, een elektrische geleider of isolator worden. Eindelijk, een grootschalige versie van de staaf waarop verschillende helices zouden kunnen schuiven, zou een polymeer met instelbare mechanische stijfheid opleveren. Dit toont aan dat de mogelijkheden voor deze nieuwe moleculaire piston (bijna) oneindig zijn.