Cada vez menores e mais complexos — sem a miniaturização, não tera­amos hoje os componentes necessa¡rios para laptops de alto desempenho, smartphones compactos ou endosca³pios de alta resolução. A pesquisa estãosendo realizada em nanoescala em interruptores, rotores ou motores que consistem em apenas alguns a¡tomos para construir o que éconhecido como ma¡quinas moleculares. Uma equipe de pesquisa da FAU construiu com sucesso a menor roda de engrenagem movida a energia do mundo com uma contraparte correspondente. O redutor nano éo primeiro que também pode ser controlado e acionado ativamente. As descobertas dos pesquisadores foram publicadas recentemente na revista Nature Chemistry .

A miniaturização desempenha um papel fundamental no desenvolvimento de tecnologias modernas e possibilita a fabricação de dispositivos menores com mais potaªncia. Tambanãm desempenha um papel significativo na fabricação, pois permite que materiais funcionais e medicamentos sejam produzidos com na­veis de precisão sem precedentes. Agora, a pesquisa entrou em nanoescala osque éinvisível a olho nu oscom foco em a¡tomos e moléculas individuais. A importa¢ncia desse novo campo de pesquisa édemonstrada pelo Praªmio Nobel de Quí­mica, concedido a  pesquisa em ma¡quinas moleculares em 2016.

Alguns componentes importantes usados ​​em ma¡quinas moleculares como interruptores, rotores, pina§as, braa§os robóticos ou mesmo motores já existem em nanoescala. Outro componente essencial para qualquer ma¡quina éa roda dentada , que permitemudanças de direção e velocidade e permite que os movimentos sejam conectados entre si. Contrapartes moleculares também existem para rodas dentadas, no entanto, atéagora, elas apenas se moviam passivamente para frente e para trás, o que não éextremamente útil para uma ma¡quina molecular.

A roda de engrenagem molecular desenvolvida pela equipe de pesquisa liderada pelo Prof. Dr. Henry Dube, Presidente de Quí­mica Orga¢nica I na FAU e anteriormente chefe de um grupo de pesquisa jaºnior na LMU em Munique, mede apenas 1,6 nm. A equipe de pesquisa conseguiu alimentar ativamente uma roda de engrenagem molecular e sua contraparte e, assim, resolveu um problema fundamental na construção de ma¡quinas em nanoescala.

O redutor écomposto por dois componentes interligados entre si e formados por apenas 71 a¡tomos. Um componente éuma molanãcula de tripticeno cuja estrutura ésemelhante a uma hanãlice ou roda de caçamba. O segundo componente éum fragmento plano de uma molanãcula de tioa­ndigo, semelhante a uma pequena placa. Se a placa gira 180 graus, a hanãlice gira apenas 120 graus. O resultado éuma relação de transmissão de 2:3.

O nanoredutor écontrolado pela luz, tornando-se um fotoengrenagem molecular. Como eles são acionados diretamente pela energia da luz , a placa e a hanãlice do triptycene se movem em rotação sa­ncrona travada. O calor por si são não era suficiente para fazer o redutor girar, como descobriu a equipe da FAU. Quando os pesquisadores aqueceram a solução ao redor do redutor no escuro, a hanãlice girou, mas a placa não osa engrenagem “deslizou”. Os pesquisadores chegaram a  conclusão de que o nanoredutor pode ser ativado e controlado usando uma fonte de luz.