Applicazioni Macchine Molecolari Approccio dall’alto: limite tecnico raggiunto con le litografie Approccio dal basso: l’ingegneria atomica e le macchine molecolari Macchine Molecolari In analogia con le macchine a livello macroscopico si possono assemblare componenti molecolari con capacità specifiche in specie supramolecolari Alimentazione e interazione con l’operatore: il duplice ruolo della luce Ipotesi di Feynmann: macchine a reazioni ‘fredde’, in alternative alle reazioni calde dei motori a scoppio Riparare cellule malate Decomporre sostanze nocive Elaborare informazioni Stivare o estrarre materiali Applicazioni
Esempio: le pinze molecolari Gli eteri corona (molecole cicliche) coordinano ioni di metalli alcalini Gli azobenzeni subiscono per opera della luce una transizione trans-cis (disteso - piegato) Nella forma distesa le due corone coordinano ognuna ioni di piccole dimensioni (Na, Li) Nella forma ripiegata le due corone coordinano un unico ione di dimensioni maggiori (K) Applicazione: controlla la velocità di trasporto di ioni attraverso membrane, ed il rilascio di catalizzatori
Gli ingranaggi molecolari Pseudorotassano Rotassano Catenano Tecniche di assemblaggio: ricerca componenti complementari (scambio di elettroni, interazioni elettrostatiche deboli)
Il funzionamento delle macchine Come governare gli ingranaggi? Reazioni di ossidoriduzione indotte per via chimica o fotochimica (interazione accettore donore) Aggiunta di acidi o basi (interazione tramite legame H) Esempio: sfilamento di uno pseudorotassano.
Il catenano nei due stati Il numero di coordinazione del Cu dipende dal suo stato di ossidazione. E’ possibile ossidare per via fotochimica lo ione rame da Cu+ a Cu2+. E’ possibile ruotare a piacimento un anello in un catenano.
Il computer molecolare Il freno molecolare Il computer molecolare Due stati distinti e convertibili con impulsi di natura chimica, elettrica o luminosa. Sistema facilmente leggibile, poiché le proprietà spettroscopiche dei due stati variano drasticamente. Elementi di memoria delle dimensioni di 1nm: prestazioni molto superiori a quelle dei computer attualmente in uso.