Silnik molekularny zwiększył przewodność 100-krotnie — ScienceDaily
Międzynarodowa grupa naukowców opracowała silnik molekularny w kształcie spirali, który obraca się pod wpływem prądu elektrycznego i może zmieniać kierunek ruchu po zmianie polaryzacji napięcia. Eksperymenty z pojedynczymi cząsteczkami przeprowadzono w Instytucie Naukowym Weizmanna w Izraelu, informuje ScienceDaily.
Podstawą urządzenia stała się specjalnie zsyntetyzowana cząsteczka spiralna, stworzona przez grupę profesora Michaela P. C. P. T. Pittelkowa z Uniwersytetu Kopenhaskiego. Dzięki atomom siarki może ona przyczepiać się do złotych powierzchni. Badacze umieszczali pojedyncze cząsteczki między dwiema złotymi elektrodami zaostrzonymi do rozmiarów atomowych i zmieniali odległość między nimi, ściskając lub rozciągając spiralę molekularną.
Elektrony wprawiają spiralę w ruch
Podczas przykładania napięcia pomiary wykazały obrót cząsteczki. Zmiana polaryzacji napięcia umożliwiała zmianę kierunku tego obrotu. Według badaczy elektrony przechodzące przez spiralną strukturę przekazują jej moment pędu. Zasada działania przypomina śrubę Archimedesa — starożytny mechanizm, w którym obracająca się spirala przemieszcza materiał.
Więcej aktualnych wiadomości na kanale UA.News w Telegramie Telegram.
Wcześniej silniki molekularne zasilane bezpośrednio elektrycznością tworzono na powierzchniach i uruchamiano za pomocą końcówki skaningowego mikroskopu tunelowego. W nowym eksperymencie cząsteczka została zamocowana między dwiema metalowymi elektrodami, a jej ruchem sterowano prądem elektrycznym.
Przewodność zmienia się podczas obrotu
Naukowcy ustalili również, że podczas obrotu cząsteczka przewodzi prąd znacznie efektywniej niż w stanie nieruchomym. Teoretycy z Uniwersytetu w Augsburgu wykonali symulacje kwantowo-mechaniczne na superkomputerze LiCCA i ustalili, że przewodność elektryczna zależy od kąta obrotu spirali i może wzrosnąć nawet o dwa rzędy wielkości, czyli 100-krotnie.
Modelowanie wykazało, że w stanie spoczynku cząsteczka zwykle unika konfiguracji o najwyższej przewodności. Obrót sprawia, że takie położenia stają się dostępne. Nad wyjaśnieniem mechanizmu pracowali również fizycy z Instytutu Nielsa Bohra w Kopenhadze oraz Uniwersytetu Nauki i Technologii Huazhong w Wuhanie. Badacze uważają, że ta zasada może być przydatna w elektronice molekularnej, spintronice i systemach mikroprzepływowych.
