Diseñan un motor eléctrico formado por una sola molécula

El motor más pequeño del mundo, un motor eléctrico de un nanómetro de diámetro formado por una sola molécula, ha sido desarrollado por especialistas de la Tufts University de Estados Unidos. Esta innovación permitiría la creación de una nueva generación de dispositivos a escala nano, con utilidad en la electrónica, la medicina y la ingeniería.

Para hacerse una idea del tamaño de este nanomotor eléctrico, hay que pensar que una hebra de cabello humano tiene un ancho de 60.000 nanómetros. Pero la creación de este motor no es meramente anecdótica ni está pensada sólo para superar otros récords: los ingenieros químicos de la Escuela de Artes y Ciencias de la Tufts University creen que el este minúsculo motor podría tener un amplio campo de aplicaciones.

Este primer motor eléctrico formado por una sola molécula es un desarrollo que potencialmente podría permitir generar una nueva clase de dispositivos, destinados a aplicaciones que van desde la medicina hasta la ingeniería, pasando por instrumentos con utilidad en nanoelectrónica.

La investigación que ha dado lugar a este motor ha sido difundida a través de una nota de prensa de la Tufts University, y también en un artículo publicado recientemente en la revista especializada Nature Nanotechnology. El nuevo nanomotor superó al anterior motor eléctrico más diminuto, que tenía 200 nanómetros de diámetro.

A bajas temperaturas

El director del presente trabajo ha sidod E. Charles H. Sykes, profesor asociado de química en Tufts University. Además de ser presentado para su inclusión en el Libro Guinness de los Récords, Sykes encuentra otras importantes implicaciones al desarrollo de este dispositivo. Aunque ha existido un progreso significativo en la construcción de motores moleculares alimentados por la luz o por reacciones químicas, éste es el primero con propulsión eléctrica que supera la fase teórica.

"Hemos sido capaces de demostrar que este motor eléctrico conformado por una única molécula funciona de forma independiente”, destacó el experto. Sykes y sus colegas fueron capaces de controlar el motor molecular de electricidad mediante el uso de un microscopio de efecto túnel (LT-STM) a bajas temperaturas.

El equipo utilizó la punta de metal en el microscopio para proporcionar la carga eléctrica a una molécula de sulfuro de metilo butilo, que había sido colocada sobre una superficie de cobre empleada como conductor. Los especialistas constataron que, mediante el control de la temperatura de la molécula, se podía afectar directamente la rotación de la misma.

Con temperaturas de alrededor de 5 grados Kelvin (K), aproximadamente 450 grados Fahrenheit (ºF) o 268 grados Celsius, se han alcanzado las condiciones ideales para el movimiento del motor. A esta temperatura, los investigadores fueron capaces de rastrear todas las rotaciones del motor y analizar los datos.

Un campo abierto de aplicaciones

Todavía no son previsibles todas las aplicaciones prácticas que podría tener este motor eléctrico, ya que deben concretarse diferentes avances en torno a las temperaturas necesarias para el funcionamiento de estos nanomotores eléctricos moleculares. Como el motor gira mucho más rápido a temperaturas más altas, aún es difícil medir y controlar su giro en situaciones normales.

“Cuando tengamos una mejor comprensión sobre las temperaturas necesarias para realizar las funciones básicas en los motores, éstos podrían tener diferentes aplicaciones en el mundo real”, indicó Sykes. Por ejemplo, podrían incorporarse a algunos sensores y dispositivos médicos que incluyen tuberías pequeñas.

Por otro lado, el movimiento de acoplamiento molecular con señales eléctricas también podría facilitar la creación de engranajes a nanoescala, con aplicación en circuitos eléctricos. Por ejemplo, estos engranajes se podrían utilizar en componentes en miniatura para dispositivos corrientes, como los teléfonos móviles.

La presente investigación ha recibido el apoyo de la National Science Foundation, de la Beckman Foundation y de la Research Corporation for Scientific Advancement. Más allá de la espectacularidad que supone el tamaño alcanzado, esta innovación puede llegar a ser un interesante aporte en el campo de la nanoingeniería.