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(noticias nanowerk) Los materiales sólidos generalmente se consideran rígidos e inmóviles, pero los científicos están cambiando esa idea al buscar formas de incorporar partes móviles a los sólidos. Esto puede permitir el desarrollo de nuevos materiales exóticos, como cristales anfidinámicos (cristales que contienen componentes rígidos y móviles) cuyas propiedades pueden alterarse controlando la rotación molecular dentro del material.
Un desafío importante para lograr el movimiento en los cristales (y en los sólidos en general) es el denso empaquetamiento de su estructura. Esto limita el movimiento dinámico a moléculas de tamaño limitado. Sin embargo, un equipo dirigido por el profesor asociado Mingoo Jin del Instituto de Diseño y Descubrimiento de Reacciones Químicas (WPI-ICReDD) de la Universidad de Hokkaido ha establecido un récord de tamaño para tales movimientos dinámicos, demostrando el rotor molecular más grande que ha demostrado ser funcional en estado sólido. Condición.
Informaron sus resultados en Edición Internacional de Química Aplicada (“Rotores moleculares cristalinos gigantes que operan en estado sólido”).
![Impresión artística de una molécula de rotor gigante que gira en el sólido](https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/id63738_1.jpg)
Un rotor molecular consta de una molécula giratoria central conectada a moléculas de estator estacionarias a través de moléculas de eje, de forma similar a como una rueda y un eje están conectados al bastidor de un automóvil. Estos sistemas se han informado anteriormente, pero el material cristalino de este estudio presenta un rotor funcional compuesto por la molécula pentipticeno, con un diámetro casi un 40% mayor que los rotores de estado sólido anteriores, lo que representa un avance significativo.
Para que una molécula tan grande pudiera girar, era necesario crear suficiente espacio libre en el sólido. El equipo sintetizó complejos metálicos cóncavos en forma de paraguas que podrían proteger la molécula del rotor de interacciones no deseadas con otras moléculas del cristal. Pudieron crear suficiente espacio para el enorme rotor uniendo una molécula particularmente grande y voluminosa al átomo metálico del estator.
![(Izquierda) Ilustración del rotor molecular gigante unido a complejos metálicos en forma de paraguas. (Derecha) Vista lateral y vista superior del rotor molecular que muestra su estructura, tamaño y dirección de rotación.](https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/id63738_2.jpg)
«La idea me surgió de un huevo que crea mucho espacio y protege su interior con una cubierta dura y redonda», dijo Jin. «Para impartir esta propiedad a una molécula, imaginé encapsular el espacio del rotador mediante el uso de estatores voluminosos de forma cóncava».
Una comparación de los espectros de resonancia magnética nuclear experimentales y simulados del cristal sugirió que el rotor molecular gigante gira a intervalos de 90 grados con una frecuencia en el rango de 100 a 400 kHz.
Este trabajo amplía las posibilidades del movimiento molecular en estado sólido. Proporciona un modelo para explorar nuevas vías en el desarrollo de cristales anfidinámicos y podría conducir al desarrollo de nuevos materiales funcionales con propiedades únicas.
«Los rotadores de pentipticeno utilizados en este trabajo tienen múltiples ubicaciones de bolsillo», comentó Jin. «Esta característica estructural permite la inclusión de muchos tipos de compuestos invitados, incluidos los luminóforos, que podrían permitir el desarrollo de materiales ópticos o luminiscentes de estado sólido sofisticados y altamente funcionales».
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