Ученые уменьшили архимедов винт до размера одной молекулы

Международная группа исследователей создала молекулярный мотор, который вращается при пропускании электрического тока, может менять направление при смене полярности напряжения и во время вращения повышает электропроводность до 100 раз. Вдохновлённый Архимедовым винтом, мотор размером в несколько миллионных долей миллиметра представляет собой спиральную молекулу, размещённую между двумя золотыми электродами.

Молекулярные машины считаются перспективным направлением миниатюризации, а работы в этой области были отмечены Нобелевской премией по химии 2016 года. Первые молекулярные моторы с электрическим приводом появились в 2011 году, но они работали на поверхностях и приводились в движение иглой сканирующего туннельного микроскопа. Новый мотор иначе использует принцип Архимедова винта: спиральная молекула, созданная в Университете Копенгагена, закрепляется на золотых поверхностях через атомы серы, а исследователи из Института Вейцмана разместили отдельные молекулы между двумя золотыми электродами, заточенными до атомных размеров. Электроны, проходя через спираль, передают молекуле угловой момент и вызывают вращение; при напряжении выше порога движение становится непрерывным, а квантовомеханические симуляции в Университете Аугсбурга на суперкомпьютере LiCCA помогли объяснить рост тока.

Открытие может способствовать развитию молекулярных электронных компонентов, спинтроники и микрожидкостных систем, а также дать учёным новый инструмент для изучения физических процессов на атомном масштабе. Главный результат состоит в новом принципе работы машин на пределе миниатюризации: электрический ток создаёт направленное вращение, а само вращение, в свою очередь, управляет током.