В будущем развитии наноустройств, технологий передачи изображения, искусственных мускулов в наномеханизмах, все большую роль будут играть отдельные функционирующие молекулы.

Одним из перспективных типов молекул являются ротаксаны – класс соединений, состоящих из молекулы гантелевидной формы и циклической молекулы, как бы «надетой» на нее. Молекула кольцевидной формы может перемещаться вдоль гантелевидного стержня под воздействием определенных химических условий, света, электричества и, таким образом, представляет собой простейшую молекулярную машину.

В настоящее время группа ученых из Калифорнийского университета, университета Пенсильвании, а также из Японии провели детальные исследования поведения бистабильных ротаксанов в естественной среде. Для этого был разработан способ присоединения ротаксанов к плоской поверхности, что позволило наблюдать их с помощью сканирующего туннельного микроскопа. С его помощью ученые смогли зафиксировать изменения положения молекулярного кольца на стержне в ответ на электрохимические сигналы.

Ранее ученым не удавалось произвести детальные наблюдения за функционированием таких молекул, поскольку им приходилось работать с большими скоплениями молекул в растворе. Теперь же ученые смогли подвести наконечник микроскопа непосредственно к отдельной молекуле и наблюдать за ее изменениями. Полученный богатый материал наблюдений позволяет ученым приди к выводу, что ротаксаны могут оказаться очень перспективыными в наноустройствах. В частности, они могут стать основой управляемых электрическим током или химическими реакциями микродвигателей или «искусственных мускулов» в различных наномашинах.