El grupo Chemistry of Low Dimensional Materials descubre el libre deslizamiento de macrociclos a través de nanotubos de carbono

Autor: Grupo Chemistry of Low Dimensional Materials (IMDEA Nanociencia)

En el año 2014, el grupo Chemistry of Low Dimensional Materials, componente de FotoArt-CM, publicó sus trabajos acerca de la situación de un anillo alrededor de nanotubos de carbono, logrando así mimetizar las máquinas moleculares. Tras años de investigación, ahora, se ha descubierto que los anillos pueden moverse libremente a lo largo de estas estructuras, lo que soporta la idea de que las leyes de fricción pueden tener un origen molecular.

‘Desde la primera vez que sintetizamos nanotubos de carbón entrelazados mecánicamente, nos hemos estado preguntando cómo se comportan los macrociclos alrededor del nanotubo,’ explica Emilio Pérez, de IMDEA Nanociencia, que ha co-liderado el estudio junto con Manuel Melle-Franco, del CICECO, en Portugal. Las interferencias con la muestra provocadas por la microscopía del estado del arte han impedido la observación directa de los sistemas–‘los haces de electrones pueden incluso romper nuestros macrociclos,’ argumenta Pérez– dificultando determinar si el movimiento es espontáneo o provocado.

Como alternativa, los investigadores han diseñado un enfoque computacional, construyendo modelos de campo de fuerza de dinámica molecular para las estructuras entrelazadas mecánicamente y llevando a cabo una serie de simulaciones. ‘Hemos observado que, en sólo cinco nanosegundos, los macrociclos se deslizan por un nanotubo de carbón de 50Å,’ indica Pérez. ‘Además, los anillos giran alrededor del tubo, es decir, como nuestro planeta, rotan y giran.’ Para demostrar este comportamiento de tipo pirueta, Pérez y su equipo han decorado los nanotubos con átomos falsos, que han servido como referencia para calcular los ángulos de rotación. ‘Durante los citados cinco nanosegundos, los macrociclos rotan 1.56 veces,’ añade.

El descubrimiento refuerza la sospecha previa acerca del origen atómico de la fricción macroscópica. ‘Las leyes de Amontons dicen que la fuerza de fricción no depende del área de contacto,’ indica Pérez. ‘Nuestros experimentos sugieren que las interacciones suaves entre sistemas moleculares pueden explicar este fenómeno.’ Además, esta falta de fricción es semejante a la superlubricidad, efecto observado antes en grafeno sobre superficies de oro, entre otros. En la actualidad se están estudiando aplicaciones de esta superlubricidad en dispositivos como turbinas de viento o unidades de almacenamiento informático.

Referencias

A de Juan et al, Angew. Chem. Intl. Ed., 2014, 53, 5394 (DOI: 10.1002/anie.201402258)

J Villalva et al, J Phys Chem C, 2020, 124, 15541 (DOI: 10.1021/acs.jpcc.0c03502).

Contacto

Emilio Pérez, Investigador responsable del Grupo ChemLowD del Programa FotoArt-CM

Coordina FotoArt-CM: Víctor A. de la Peña O´Shea, Instituto IMDEA Energía.

Etiquetas:

Si te gustó esta entrada anímate a escribir un comentario o suscribirte al feed y obtener los artículos futuros en tu lector de feeds.

Comentarios

Aún no hay comentarios.

(requerido)

(requerido)


*

Responsable del tratamiento: FUNDACIÓN PARA EL CONOCIMIENTO MADRIMASD con domicilio en C/ Maestro Ángel Llorca 6, 3ª planta 28003 Madrid. Puede contactar con el delegado de protección de datos en dpd@madrimasd.org. Finalidad: Contestar a su solicitud. Por qué puede hacerlo: Por el interés legítimo de la Fundación por contestarle al haberse dirigido a nosotros. Comunicación de datos: Sus datos no se facilitan a terceros. Derechos: Acceso, rectificación, supresión, oposición y limitación del tratamiento. Puede presentar una reclamación ante la Agencia Española de Protección de datos (AEPD). Más información: En el enlace Política de Privacidad..