Молекулярный двигатель, вращением которого управляет электрический ток, построили в университете Аугсбурга. В основе устройства — спираль, как в винте Архимеда. Принципу две тысячи лет. Направление вращения задаётся полярностью напряжения. Об этом сообщает сайт Хайтек+.
Десятилетиями исследователи пытались повторять природные механизмы, которые заставляют двигаться живые клетки. Главная трудность — заставить молекулу предсказуемо вращаться под действием тока и при этом сохранить связь с металлическими контактами. Новая конструкция решает эту задачу: движение строго однонаправленное.
Центральная деталь — углеродная молекула (13)-гелицена, снабжённая дитиоацетильными группами. Её размер составляет несколько нанометров. Через атомы серы она крепится к золотой поверхности. Исследователи поместили молекулу между парой золотых электродов и пропустили через неё ток. Меняя расстояние между наконечниками, структуру сжимали или растягивали, регулируя напряжение. Под напряжением молекула начинала циклически вращаться, причём строго в одну сторону. Смена полярности приводила к движению в обратную сторону — без механического вмешательства.
Электроны проходят сквозь спиральную молекулу и передают ей вращательный импульс. Возникающие силы и заставляют «мотор» вращаться. Направление определяется хиральностью структуры. Авторы также заметили неожиданный эффект: когда конструкция начинала двигаться, ток резко усиливался. Расчёты на суперкомпьютере показали, что проводимость зависит от угла поворота. При вращении молекула принимает конфигурации, в которых электронам легче перемещаться. В результате проводимость увеличивается примерно в сто раз — на два порядка.
Фабиан Паули из университета Аугсбурга пояснил: электричество заставляет молекулу вращаться в заданную сторону, а это вращение регулирует ток. По его словам, это новый принцип для механизмов на пределе миниатюризации. Леон Мартин, аспирант того же вуза, обратил внимание на парадокс: положения, которых молекула избегает в покое, обеспечивают лучшую проводимость. Они становятся доступны только при вращении. Результаты пригодятся для молекулярной электроники, спинтронных устройств, где для обработки информации используется спин электрона, и компактных систем, позволяющих манипулировать жидкостями.