Forskere designer, styre bevægelser af molekylær motor

(Phys.org)-Et internationalt team af forskere har taget det næste skridt i at skabe nanoskala-maskiner ved at designe en multikomponentmolekylær motor, der kan flyttes med uret og mod uret.

Selvom forskere kan rotere eller skifte individuelle molekyler til og fra, den nye undersøgelse er den første til at skabe en enkeltstående molekylær motor, der har flere dele, sagde Saw-Wai Hla, en professor i fysik og astronomi ved Ohio University, der ledede undersøgelsen med Christian Joachim fra A*Star i Singapore og CEMES/CNRS i Frankrig og Gwenael Rapenne fra CEMES/CNRS.

Det er et vigtigt trin i at skabe nanoskalaenheder - kvantemaskiner, der opererer på forskellige fysiske love end klassiske maskiner - som forskere forestiller sig kunne bruges til alt fra at drive kvantecomputere til at feje væk blodpropper i arterier.

I undersøgelsen, udgivet i Naturnanoteknologi , forskerne demonstrerede, at de kunne styre motorens bevægelse med energi genereret af elektroner fra et scannende tunnelmikroskopspids. Motoren er omkring 2 nanometer i længden og 1 nanometer høj og blev konstrueret på en guldkrystaloverflade.

Ved en temperatur på minus 315 grader Fahrenheit, motoren kunne bevæge sig uafhængigt gennem termisk excitation. Da forskere afkølede prøven til minus 450 grader, motoren holdt op med at rotere. Forskerne anvendte selektivt elektronenergi til forskellige dele af motoren for at få den til at bevæge sig med uret og mod uret.

"Hvis vi vil bygge en egentlig enhed baseret på denne motor, vi ville installere elektroder på overfladen for at skabe en energikilde, "Sagde Hla. For at konstruere den molekylære motor, det videnskabelige team designede en stationær base af atomer, der er forbundet med en øvre bevægelig del af et atom af ruthenium, som fungerer som "kugleleje". Motorens øvre stykke har fem arme lavet af jernatomer. Forskerne gjorde den ene arm kortere end de andre for at kunne spore maskinens bevægelse. Hele enheden holdes oprejst ved hjælp af svovl som en "atomlim" for at fastgøre motoren til guldoverfladen, Forklarede Hla.

Forskerne planlægger nu at bruge denne model til at bygge mere komplekse maskiner med komponenter, der kan automatiseres, Sagde Hla.