Διεθνής ερευνητική ομάδα εφάρμοσε την αρχή της εμβληματικής βίδας του Αρχιμήδη σε μοριακό επίπεδο, δημιουργώντας έναν πρωτοποριακό μοριακό κινητήρα.
Αντί για νερό, ηλεκτρόνια ρέουν μέσα από μια ελικωτή δομή, θέτοντάς την σε περιστροφή. Η έρευνα, η οποία δημοσιεύθηκε στο επιστημονικό περιοδικό Nature, ανοίγει νέους δρόμους στη νανοτεχνολογία και την κατασκευή μοριακών μηχανών, οι οποίες θεωρούνται το επόμενο μεγάλο βήμα στη μικρογραφία.
Ένας ελικωτός κινητήρας ανάμεσα σε χρυσά άκρα
Στο επίκεντρο του εγχειρήματος βρίσκεται ένα ειδικά σχεδιασμένο ελικωτό μόριο, το οποίο στερεώθηκε ανάμεσα σε δύο εξαιρετικά λεπτά χρυσά άκρα. Με τον ακριβή έλεγχο της απόστασης των ηλεκτροδίων, οι επιστήμονες κατάφεραν να ρυθμίσουν τη γεωμετρία της μοριακής βίδας.
Όταν εφαρμόζεται ηλεκτρική τάση, το μόριο περιστρέφεται με κατεύθυνση που καθορίζεται από τη δομή του, ενώ η κατεύθυνση της περιστροφής μπορεί να αντιστραφεί απλώς αλλάζοντας την πολικότητα της τάσης. Η κίνηση αυτή οδηγείται από τα ίδια τα ηλεκτρόνια, τα οποία μεταφέρουν στροφορμή καθώς διασχίζουν το μόριο, λειτουργώντας παρόμοια με έναν ανεμοδείκτη.
Μηχανισμός και μελλοντικές προοπτικές
Προηγμένες κβαντομηχανικές προσομοιώσεις αποκάλυψαν ότι η περιστροφή του μορίου συνδέεται στενά με την αγωγιμότητά του, η οποία αυξάνεται σημαντικά κατά την κίνηση, καθιστώντας προσβάσιμες θέσεις που αποφεύγονται όταν το σύστημα βρίσκεται σε ηρεμία.
Η ανακάλυψη αυτή προσφέρει τεράστιες δυνατότητες για την ανάπτυξη προηγμένων μοριακών ηλεκτρονικών εξαρτημάτων, εφαρμογών σπιντρονικής και μικρορευστικών συστημάτων, αποδεικνύοντας πώς ένα ηλεκτρικό ρεύμα μπορεί να αξιοποιηθεί για τον ακριβή έλεγχο της κίνησης στα απώτατα όρια της μικρογραφίας.