El equipo de IMDEA Nanociencia se hace con el podio en la carrera internacional Nanocar Race

30.03.2022

• Tras 24 horas de una emocionante nanocarrera, el equipo madrileño NANOHISPA se hace con el primer puesto en la competición internacional Nanocar Race II.
• El equipo consiguió recorrer limpiamente 678 nanómetros, siendo el mayor campo cubierto en la competición, y completar 54 giros de eslalom en la pista.

Madrid, 30 de marzo de 2022. Tras 24 horas pilotando su molécula de carreras por la pista de oro, el equipo de IMDEA Nanociencia NANOHISPA se hizo con el primer puesto en la competición internacional Nanocar Race II. La Nanocar Race es la carrera de coches más pequeña del mundo, cubriendo la distancia máxima posible que los vehículos puedan recorrer, en un lapso de 24 horas. Los vehículos son moléculas conducidas mediante la interacción con la punta de un microscopio de efecto túnel (STM por sus siglas en inglés).

El equipo NANOHISPA consiguió recorrer limpiamente 678 nanómetros y completar 54 giros de eslalom en la pista. Con este resultado, ha sido el equipo que más campo ha conseguido recorrer y el que más giros ha realizado con la molécula, hecho notable dada la complejidad del manejo de estructuras tan extremadamente pequeñas. El equipo co-ganador NIMS-MANA (Japón) siguió una estrategia distinta que le permitió recorrer más nanómetros, pero en un circuito cerrado que facilitó su trayectoria. El ingenioso diseño molecular del grupo de. Prof. Emilio M. Pérez, junto al habilidoso pilotaje del grupo del Prof. David Écija hicieron que su nanocoche SPARC atravesase con un exquisito control el circuito de oro.

El grupo del Prof. Emilio M. Pérez fabricó una de las moléculas más manejables y estables de la nanocarrera, aun siendo la más pequeña de la competición. La molécula de carreras del equipo NANOHISPA está compuesta por únicamente 70 átomos, con ruedas traseras de tolueno y ruedas delanteras de benceno ancladas al chasis de antraceno. Esta nanoarquitectura minimalista de hidrocarburos incluye un “motor”: un momento dipolar inducido por la punta del microscopio al aplicar un voltaje a la unión punta-sustrato, que se traduce en una atracción entre punta y muestra, usada para propulsar y maniobrar el nanoplaza. 

A los mandos del equipo de pilotos estuvo el Prof. David Écija, ERC grantee (ELECNANO) y los investigadores de su grupo el Dr. Koen Lauwaet, la Dra. Ana Sánchez-Grande, el Dr. Ignacio Urgel y la Dra. Ana Barragán, compitiendo durante 24 horas para avanzar inexorablemente su nanocoche por la pista de competición. El circuito constaba de una superficie de oro estructurada con unos surcos por los que los nanocoches debían circular, siendo ésta una tarea notable del manejo de moléculas en superficie con una alta precisión. Desde el los primeros instantes se colocaron a la cabeza del ránking, siendo los primeros de los 8 equipos que competían de todo el mundo, tanto en distancia, como en giros de slalom en la pista. Cruzar los carriles de oro penalizaba en tiempo, y el equipo NANOHISPA lo hizo únicamente para adelantar moléculas residuales localizadas en el carril que estaban siguiendo, haciendo alarde del extraordinario control y experiencia del equipo de investigación en la manipulación molecular.

Control en remoto

El grupo del Prof. David Écija casi al completo estuvo muy pendiente de la nanocarrera, tanto en el centro de control en Toulouse haciendo relevos en el pilotaje, como en el instituto IMDEA Nanociencia, controlando que el microscopio STM que albergaba el nanocoche tuviese las condiciones óptimas para operar. Tras los más de 5.000 pulsos de STM que recibió la molécula SPARC durante su trayecto, hubo que hacer una parada técnica para relevar la molécula ya dañada.  Otros equipos decidieron continuar con nanocoches dañados. Tal disparidad en la interpretación de las reglas no impidió que el equipo madrileño quedase a la cabeza del ránking final.

El objetivo final de esta competición es avanzar el desarrollo de las nanomáquinas capaces de realizar trabajo real, como por ejemplo, llevar carga molecular. La segunda carrera internacional Nanocar Race está organizada bajo el marco del proyecto europeo MEMO (MEchanics with MOlecules), y en ella participaron 8 equipos de instituciones de todo el mundo (Estados Unidos, Alemania, Austria, Japón y Francia). El equipo NANOHISPA está oficialmente patrocinado por las Reales Sociedades de Física y Química (RSEQ, RSEF) a través del Grupo Especializado en Nanociencia y Materiales Moleculares (GENAM), la empresa Scienta Omicron, y el proyecto ERC-Consolidator ELECNANO.

La competición fue transmitida en directo desde el campus de CEMES-CNRS en Toulouse. La carrera fue vista solamente en Japón por más de 38.000 personas en directo, quedando a la espera del tráfico global por parte de Youtube, sitio oficial de la retransmisión.

Nanociencia para todos

Durante la jornada de la nanocarrera, el instituto IMDEA Nanociencia recibió a 60 alumnos del instituto Marqués de Santillana de Colmenar Viejo, acompañados por tres docentes del centro. Fueron recibidos por el Prof. Rodolfo Miranda, director de IMDEA Nanociencia, con una charla sobre la historia del microscopio de efecto túnel STM (que puede verse en Youtube en este enlace). Después, pudieron visitar tanto el laboratorio de Materiales de Bajas Dimensiones (Tomás Nicolás) como uno de los 5 microscopios de efecto túnel del instituto (Dr. Manuela Garnica, Dr. Fabián Calleja). Por motivos técnicos, el microscopio que alojaba la molécula de carreras no pudo ser visitado, para evitar perturbaciones que pudiesen alterar el transcurso de la carrera. También, los estudiantes participaron en un taller de modelos moleculares (Alicia Naranjo, Marta González), y un taller sobre la nanoescala (Oficina de Proyectos).

Tras los talleres, se realizó una conexión en directo con ambos, el piloto Prof. David Écija y el constructor de la molécula Prof. Emilio Pérez, donde los alumnos aprovecharon para hacerles llegar sus dudas sobre manipulación y diseño molecular. Para finalizar la sesión, se realizó un concurso con preguntas sobre lo aprendido y se repartieron premios a los tres mejores participantes.

La familia de IMDEA Nanociencia se reunió para apoyar al equipo desde la distancia en un evento en el que se conectó de nuevo en directo con el centro de control de la Nanocar Race II en Toulouse.

Desde IMDEA Nanociencia felicitamos al equipo NANOHISPA. ¡Enhorabuena!

Contacto

Prof. David Écija
david.ecija [at]imdea.org
https://nanociencia.imdea.org/nanoarchitectonics-on-surfaces/group-home

Prof. Emilio M. Pérez
emilio.perez [at]imdea.org
https://nanociencia.imdea.org/chemistry-of-low-dimensional-materials/home
Twitter: @emiliomperezlab

Oficina de Comunicación de IMDEA Nanociencia
divulgacion.nanociencia [at]imdea.org
Twitter: @imdea_nano
Facebook: @imdeananociencia
Instagram: @imdeananociencia

Fuente: IMDEA Nanociencia