Questo progetto si inquadra nel campo delle macchine molecolari. In particolare ci proponiamo di rendere autonomo il movimento ciclico di macchine molecolari basate sulla reazione acido base attraverso il rilascio lento e controllato di un fuel decarbossilativo. Recentemente abbiamo infatti dimostrato che è possibile utilizzare fuel decarbossilativi per far muovere avanti e indietro macchine molecolari basate sulla reazione acido base. Un ostacolo importante è però il fatto che questi fuel non possono essere introdotti in soluzione in eccesso rispetto alla macchina altrimenti si assiste ad un "ingolfamento" della macchina stessa. Una lenta produzione di fuel a partire da un prefuel, sincronizzata al movimento della macchina permetterebbe a quest' ultima di fare più cicli di movimento in autonomia, senza la necessità di un operatore che aggiunga il fuel alla fine di ogni ciclo. Nel dettaglio ci proponiamo di utilizzare la reazione tra un eccesso dell' anidride di un fuel decarbossilativo con una serie di aniline che ci permettano di regolare finemente la velocità della produzione dell' acido (fuel) e della anilide corrispondenti in modo tale che, durante l'intero processo, il fuel non si trovi mai in eccesso rispetto alla macchina molecolare.
La possibilità di arrivare a realizzare un fuel chimico in grado di far muovere autonomamente e in maniera controllata una macchina molecolare è un' importante sfida nel campo delle macchine molecolari. L' importanza di queste ultime è infatti testimoniata dal Premio Nobel per la Chimica assegnato recentemente (2016) a Sauvage, Stoddart e Feringa per la sintesi appunto di macchine molecolari. L'utilizzo di queste ultime in tutti i campi delle nanotecnologie potrà portare ad estese applicazioni con benefici tutt'oggi di difficile immaginazione. La capacità di avere a disposizione un carburante molecolare capace di far muovere autonomamente queste macchine è quindi un obiettivo da perseguire con impegno. Il presente progetto intendente contribuire efficacemente a questo obiettivo. Il prototipo di fuel decarbossilativo da noi precedentemente sviluppato è stato utilizzato con successo da altri gruppi di ricerca,(7) mentre altri importanti gruppi di ricerca hanno preso ispirazione dal nostro fuel per sviluppare ulteriori fuel decarbossilativi capaci di far compiere cicli di movimento a macchine molecolari anche molto complesse.(8) Abbiamo la convinzione che la possibilità di trovare un modo che possa garantire un lento e continuo rilascio del fuel decarbossilativo in soluzione, evitando condizioni in cui il fuel si trovi in eccesso rispetto alla macchina molecolare, possa trovare applicazione generale nel movimento autonomo di molte delle macchine molecolari che funzionano attraverso la reazione acido base.
7 A. Ghosh, I. Paul, M. Adlung, C. Wickleder, M. Schmittel, Org. Lett., 2018, 20, 1046-1049.
8 S. Erbas-Cakmak, S. D. P. Fielden, U. Karaca, D. A. Leigh, C. T. McTernan, D. J. Tetlow, M. R. Wilson, Science 2017, 358, 340-343.