Создан двигатель из одной молекулы с управляемым вращением и стократным ростом проводимости

Учёные создали электрический двигатель размером с одну молекулу, способный вращаться в заданном направлении и менять направление движения при изменении полярности напряжения. Но самое интересное обнаружилось во время экспериментов: вращение молекулы увеличивает её способность проводить электрический ток до 100 раз.

В основе разработки лежит принцип древнего винта Архимеда, который использовали для подъёма воды. Учёные перенесли спиральную конструкцию на молекулярный уровень: теперь вместо перемещения жидкости она обеспечивает движение электронов. Их поток передаёт молекуле вращательный момент, заставляя её вращаться. При изменении полярности напряжения направление вращения меняется на противоположное.

Центральный элемент двигателя — специально созданная спиральная молекула размером в несколько миллионных долей миллиметра. Её разработала группа профессора Михаэля Питтелькова из Копенгагенского университета. В ходе экспериментов исследователи из Института Вейцмана закрепили отдельные молекулы между двумя золотыми электродами с атомарно заострёнными концами. Изменяя расстояние между электродами и подавая напряжение, они добились управляемого вращения.

Причину стократного увеличения проводимости объяснили с помощью квантово-механического моделирования на суперкомпьютере LiCCA Аугсбургского университета. Оказалось, что в неподвижном состоянии молекула избегает некоторых положений, через которые электрический ток проходит особенно хорошо.

Вращение позволяет ей принимать эти положения, резко повышая проводимость. Разработка открывает новые возможности для молекулярной электроники и спинтроники, а также может пригодиться при создании миниатюрных систем управления потоками жидкостей.

Источник: sciencedaily