ROAR, il nanomotore che cambia verso con la luce: una svolta tutta bolognese

Un motore grande quanto una molecola, capace di ruotare in un senso o nell’altro semplicemente variando il colore della luce che lo alimenta. È una conquista che porta la firma dell’Università di Bologna e che segna un passaggio rilevante nella ricerca sui sistemi molecolari artificiali. Si chiama ROAR, acronimo di Reversible Optically Activated Rotary motor, ed è il primo nanomotore rotante “made in Italy”, oltre a essere l’unico al mondo in grado di invertire il senso di rotazione in funzione della lunghezza d’onda luminosa.

Il risultato è stato presentato sulla rivista Nature Chemistry ed è frutto di una collaborazione interna all’Ateneo bolognese, che ha unito competenze sperimentali e computazionali maturate in anni di ricerca di frontiera.

Un progetto nato dall’integrazione di competenze

ROAR nasce all’interno del Center for Light Activated Nanostructures (CLAN), laboratorio congiunto tra l’Università di Bologna e il Consiglio Nazionale delle Ricerche, diretto dal professor Alberto Credi. Accanto al CLAN ha operato il gruppo di Chimica Computazionale C2χ del Dipartimento di Chimica Industriale “Toso Montanari”, coordinato dal professor Marco Garavelli. La sinergia tra progettazione teorica e verifica sperimentale ha permesso di arrivare a una molecola semplice nella struttura, ma sofisticata nel comportamento dinamico.

Il principio di funzionamento si basa sull’interazione selettiva con la luce. L’assorbimento di un fotone induce una rotazione completa e direzionale di una parte della molecola, il rotore, rispetto a una porzione statica, lo statore. ROAR alterna in modo continuo tre configurazioni – lineare, piegata a destra e piegata a sinistra – attraverso movimenti concatenati che producono una rotazione orientata nello spazio.

Una rotazione che si può “comandare” cambiando colore

La vera novità emerge quando si osserva come ROAR risponde a stimoli luminosi diversi. Variando la lunghezza d’onda della luce incidente, la direzione del moto si inverte. È un comportamento tipico di molti sistemi biologici, ma rimasto a lungo irraggiungibile nei motori molecolari artificiali.

Come spiegano i ricercatori coinvolti nello studio, le due forme piegate della molecola interagiscono in modo differente con la luce. Questa asimmetria permette di “guidare” il movimento scegliendo il colore più adatto, senza intervenire sulla composizione chimica del sistema. Un controllo fine, elegante, che apre scenari nuovi per l’ingegneria su scala nanometrica.

Dalla chimica fondamentale alle applicazioni future

I nanomotori rotanti rappresentano una delle direzioni più promettenti della chimica contemporanea. La possibilità di trasformare energia luminosa in lavoro meccanico su scala molecolare offre prospettive concrete in settori molto diversi: materiali intelligenti per l’informatica e la robotica, sistemi avanzati per la conversione e l’accumulo dell’energia solare, nuove strategie di sintesi chimica, fino alla progettazione di farmaci e dispositivi biomedicali attivabili con la luce.

ROAR è il risultato di un progetto avviato tre anni fa e si inserisce in una linea di ricerca che guarda già oltre. Il gruppo bolognese sta lavorando a versioni più efficienti del motore, capaci di funzionare con luce visibile e infrarossa, abbondante nell’irraggiamento solare e compatibile con i sistemi biologici. L’obiettivo dichiarato è l’integrazione di questi motori in architetture complesse, dove il movimento molecolare diventa una funzione programmabile, affidabile e ripetibile.