I rotori molecolari sono molecole progettate per ruotare su se stesse e spostarsi sfruttando energia fornita dall’esterno. Queste particelle si comportano come robot e in un mondo dell’infinitamente piccolo si muovono in completa autonomia spostando materiali e costruendo strutture.

Il loro sviluppo potrebbe ricevere un notevole contributo dallo studio e dalle simulazioni condotte da Andrea Vanossi del centro S3 di Infm-Cnr, Alexander Filippov del Donetsk Institute for Physics and Engineering ucraino e Michael Urbakh della School of Chemistry della Tel Aviv Univerisity in Israele.

I tre scienziati hanno individuato una proprietà di questi rotori che può semplificarne drasticamente la realizzazione: hanno scoperto che molecole rotanti su una superficie, indipendentemente dal modo lo fanno, riescono comunque a spostarsi in una specifica direzione se la superficie su cui si muovono è “ben fatta”, se possiede cioè una corretta struttura atomica.

Per i ricercatori la superficie può agire come un “binario”, permettendo quindi di strutturare il loro movimento secondo un prgramma prestabilito. Vari tipi di rotori molecolari, alimentati dall’energia chimica, dalla luce e persino dall’elettricità sono già stati realizzati dagli scienziati, ma non si è ancora capito come controllarne la rotazione per costringerli a girare in un solo verso e ad una data velocità, in modo affidabile.

L’Infm-Cnr ha detto: “Questo è un aspetto chiave per il loro sfruttamento, dato che è proprio ruotando che queste molecole lavorano. Ruotando possono infatti trasformarsi in nano-robot specializzati in molti compiti diversi: trasportatori di materiale, pompe nanometriche impiegate magari all’interno di dispositivi miniaturizzati di analisi, o veri e propri robot costruttori automatizzati, ad esempio in grado di realizzare transistor”.

“Senza questo controllo – ha aggiunto l’Infm-Cnr – la loro rotazione pseudocasuale li porta a spostarsi in modo imprevedibile, e quindi inutilizzabile”. Diventa allora chiara l’importanza del lavoro di Vanossi e colleghi: i loro risultati indicano infatti che per tutta una importante famiglia di questi rotori, quelli che ruotando si spostano lungo una superficie, il problema di controllare con precisione la rotazione può essere accantonato. «

Vanossi ha sottolineato: “Ci siamo accorti che non importa in che modo queste molecole girano, nè se lo fanno in modo regolare, perchè attraverso la superficie li possiamo guidare quasi come su un binario. Per alcuni tipi di rotori molecolari, questo davvero può eliminare tantissimi problemi teorici e tecnici”.