Mikrokosmos on edelleen täynnä salaisuuksia, mutta tutkijat eivät lopeta
Kolme viimeaikaista kemianteollisuuden tutkimusta ovat tehneet läpimurtoja pumpuissa ja pyörivissä moottoreissa molekyylitasolla. Mikroskooppiset laitteet eivät ole vielä valmiita virallista ensi-iltaa ja todellista käyttöä varten, mutta tulevaisuudennäkymät teknologian on isojakin. Tulevat mikromoottorit pystyvät absorboimaan hiilidioksidia suoraan ilmakehästä, minkä jälkeen ne ottavat saadun energian avulla arvokkaita metalleja merivedestä.
Meille tutut polttomoottorit polttavat polttoainetta tuottaen lämpöä, joka suuren energiansa ansiosta työntää mäntiä, hammaspyöriä ja muita mekanismeja tarkasti määriteltyyn suuntaan. Molekyylitasolla toimii kuitenkin täysin erilainen periaate. Korpuskulaaristen hiukkasten katoavan pienen koon vuoksi molekyyliroottorit voivat liikkua sekä myötä- että vastapäivään yhtä suurella todennäköisyydellä, kun lämpöä syötetään. Molekyylit liikkuvat satunnaisesti, mikä tekee monien mikromoottorien koordinoidun työn mahdottomaksi.
Vuosien ajan Fraser Stoddart, Northwestern Universityn orgaaninen kemisti, kamppaili ratkaistakseen tämän ongelman. Lopulta hän onnistui ja pystyi luomaan yhden ensimmäisistä kemikaalipohjaisista molekyylikoneista, josta hänelle myönnettiin Nobel-palkinto vuonna 2016. Stoddartin johtama tiedemiesryhmä keksi mikroskooppisia renkaita, jotka "kiertyvät" molekyyliakselin päälle ja pois tiettyjen reagenssien vaikutuksesta. Aluksi roottorien liikkeen kaoottinen luonne jatkui, mikä tarkoittaa, että ne olivat hyödyttömiä.
Ajan mittaan Stoddartin tiimi kuitenkin ratkaisi mikromoottorien epäsäännöllisen liikkeen ongelman. Joulukuussa 2021 Science-lehdessä tutkijat raportoivat onnistuneensa immobilisoimaan seuraavan sukupolven molekyylipumput käyttämällä organometallista rakennustelinettä tähän. Tutkijat kirjaimellisesti kiinnittivät jokaisen mikroskooppisen roottorin tähän rakenteeseen ja asettivat tiukasti määritellyn asennon, jota pidettiin koko kokeen ajan.
Molekyyliroottori näyttää joukolta useita molekyylejä.
Manchesterin yliopiston kemisti David Lee ja hänen tutkijaryhmänsä menivät vielä pidemmälle ja loivat äskettäin mikroskooppisen roottorin, joka pyörii jatkuvasti niin kauan kuin sillä on pääsy "polttoaineeseen". Tällä hetkellä roottori pyörii erittäin hitaasti, noin kolme kierrosta päivässä. Tutkijat työskentelevät nopeuttaakseen tätä prosessia, ja kirjaimellisesti joka päivä he löytävät uusia sääntöjä molekyylimekanismien luomiseksi.