Молекулярный двигатель повысил проводимость в 100 раз — ScienceDaily
Международная группа ученых разработала молекулярный двигатель в форме спирали, который вращается под действием электрического тока и может менять направление движения после смены полярности напряжения. Эксперименты с отдельными молекулами провели в Институте науки Вейцмана в Израиле, сообщает ScienceDaily.
Основой устройства стала специально синтезированная спиральная молекула, созданная группой профессора Михаэля Питтелькова из Копенгагенского университета. Благодаря атомам серы она может прикрепляться к золотым поверхностям. Исследователи размещали отдельные молекулы между двумя золотыми электродами, заостренными до атомных размеров, и изменяли расстояние между ними, сжимая или растягивая молекулярную спираль.
Электроны приводят спираль в движение
При подаче напряжения измерения показали вращение молекулы. Изменение полярности напряжения позволяло изменить направление этого вращения. По данным исследователей, электроны, проходящие через спиральную структуру, передают ей угловой момент. Принцип работы напоминает винт Архимеда — древний механизм, в котором вращающаяся спираль перемещает материал.
Больше актуальных новостей — в Telegram-канале UA.News Telegram.
Ранее молекулярные двигатели, непосредственно питаемые электричеством, создавали на поверхностях и запускали с помощью наконечника сканирующего туннельного микроскопа. В новом опыте молекула была закреплена между двумя металлическими электродами, а ее движение контролировали электрическим током.
Проводимость меняется во время вращения
Ученые также установили, что во время вращения молекула проводит ток значительно эффективнее, чем в неподвижном состоянии. Теоретики из Аугсбургского университета выполнили квантово-механические симуляции на суперкомпьютере LiCCA и выяснили, что электропроводность зависит от угла поворота спирали и может возрастать до двух порядков, то есть в 100 раз.
Моделирование показало, что в состоянии покоя молекула обычно избегает конфигураций с наивысшей проводимостью. Вращение делает такие положения доступными. Над объяснением механизма также работали физики из Института Нильса Бора в Копенгагене и Хуачжунского университета науки и технологий в Ухане. Исследователи считают, что этот принцип может быть полезен для молекулярной электроники, спинтроники и микрофлюидных систем.
