Een internationale groep wetenschappers heeft een moleculaire motor gecreëerd, geïnspireerd op de eeuwenoude schroef van Archimedes. Het apparaat, dat slechts enkele nanometers groot is, kan onder invloed van een elektrische stroom draaien en van richting veranderen wanneer de polariteit van de spanning wordt omgekeerd.
De basis is een spiraalvormig helicenmolecuul, gesynthetiseerd door het team van professor Michael Pittelkow van de Universiteit van Kopenhagen. Het werd met atomaire precisie tussen twee gouden elektroden bevestigd aan het Weizmann Instituut voor Wetenschap in Israël.
Wanneer er spanning wordt aangelegd, dragen de elektronen die door de spiraal gaan hun impulsmoment eraan over — precies zoals een waterstroom een schroef laat draaien. De draairichting wordt bepaald door de "schroefdraad" van het molecuul en volledig beheerst door de polariteit van de stroom.
Dit is de eerste demonstratie van een moleculaire motor die door een elektrische stroom in beweging wordt gebracht, stevig tussen twee metalen elektroden is bevestigd en in een beheerste richting kan draaien.
Onderzoekers van de Universiteit van Augsburg voerden kwantummechanische simulaties uit. Zij toonden aan dat bij het bereiken van een bepaalde draaisnelheid de geleidbaarheid van het molecuul scherp toeneemt — tot 100 keer.
De experimenten werden uitgevoerd onder leiding van professor Oren Tal en doctor Anil Kumar Singh. Het theoretische deel stond onder leiding van professor Fabian Pauly.
Het werk is gepubliceerd in het tijdschrift Nature. Hoe zal dit de ontwikkeling van moleculaire elektronica in de komende jaren beïnvloeden?
Het apparaat opent een nieuw werkingsprincipe voor nanomachines: stroom zet de rotatie in gang, en de rotatie versterkt op haar beurt de stroom. De wetenschappers merken op dat de versterkingsdrempel kan worden geregeld door het molecuul uit te rekken of samen te drukken.
