I ricercatori del Dipartimento per la Innovazione nei sistemi Biologici, Agroalimentari e Forestali (DIBAF) hanno presentato per la prima volta uno studio teorico su un motore molecolare di terza generazione che utilizza la luce ed il calore.
Uno studio pubblicato dal Dipartimento per la Innovazione nei sistemi Biologici, Agroalimentari e Forestali (DIBAF), dell’Università degli Studi della Tuscia di Viterbo ha diffuso un primo studio teorico in grado di caratterizzare i principi di funzionamento di un motore molecolare unidirezionale ecosostenibile poiché in grado di attivarsi in maniera sequenziale grazie alla luce untravioletta ed al calore.
“Nell’ambito delle applicazioni nanotecnologiche basate su singole molecole seppur complesse vi è la reale necessità di identificare e proporre sistemi molecolari in grado di convertire in maniera efficiente ed unidirezionale stimoli di enegia rinnovabile e ecosostenibile in energia meccanica su nanoscala.” afferma il Dr. Costantino Zazza incardinato presso il DIBAF.
“Ci siamo focalizzati – continua Zazza – nello studio teorico di un complesso motore molecolare attivato dalla luce solare e sensibile a variazioni di temperatura sintetizzato presso il gruppo di ricerca del Prof. Ben Feringa – premio Nobel per la Chimica nel 2016 – all’università di Groningen in Olanda e pubblicato in un articolo su Nature Communications.
Combinando algoritmi basati sulla teoria del funzionale densità con tecniche di dinamica molecolare classica siamo stati in grado di riprodurre e caratterizzare i singoli fenomeni di assorbimento di luce ultravioletta in grado di autoalimentare il meccanismo rotatorio unidirezionale precedentemente evidenziato in laboratorio con tecniche spettroscopiche decisamente innovative.
In aggiunta, siamo stati in grado di analizzare non solo il repertorio di conformazioni e di contatti supramolecolari in soluzione accessibili a temperatura ambiente ma – per la prima volta in letteratura – anche la struttura molecolare di uno stato elettronico eccitato responsabile dell’emissione di una porzione della luce assorbita. Il tutto a livello atomistico sia quanto-meccanico che quanto-classico”.
Lo scenario simulativo proposto dal DIBAF in un ambiente dedicato a simulazioni numeriche intensive dell’Università della Tuscia risulta decisamente innovativo per lo studio di macchine e dispositivi molecolari con funzionalità di complessità via via crescente. Il tutto garantendo una consistenza meccanico statistica in grado di adattarsi a diverse condizioni sperimentali ed a differenti stimoli esterni risonanti.
Infine viene posta l’attenzione sulle analogie con una imbarcazione a pale proposta nel 15 secolo dal genio di Leonardo da Vinci: “L’idea della barca a pale venne a Leonardo dopo aver considerato che una corrente di acqua metteva in movimento una ruota dotata di pale; lo scienziato pensò di fornire la stessa energia con delle speciali ruote dotate di pale e poste ai lati di un’imbarcazione.
Quest’ultime venivano azionate a braccia da due uomini, ma nell’evoluzione di questa idea le pale potevano essere azionate con i piedi con semplici pedali. In analogia con quanto proposto da Leonardo, il rotore molecolare che abbiamo studiato utilizza per muoversi la rotazione di pale molecolari attivata da radiazione ultravioletta.
Lo scafo è sostanzialmente un’altra unità molecolare funzionale all’assorbimento di luce. Motori molecolari attivati da luce e sensibili al calore ambientale potrebbero veicolare nel prossimo futuro farmaci in specifiche porzioni del corpo umano muovedosi verso direzioni predefinite se assistite da linee di forza magnetiche e/o elettriche.” conclude il Dr. Costantino Zazza.
