ساخت موتور الکتريکي از يک مولکول منفرد

اگرچه موتورهاي مولکولي هنوز کاربردي نشده‌اند، اما نتايج مطالعات کنوني جالب هستند: مولکول‌ها يا ابرمولکول‌هايي که به وسيله نيروهاي محرکه مختلفي از قبيل نور، گرما يا واکنش‌هاي شيميايي حرکت مي‌کنند؛ انواع مختلفي از حرکت نشان مي‌دهند که به قطارهاي مولکولي، بالابرهاي مولکولي و موتورهاي چرخشي منجر مي‌شوند.

به گزارش ايسنا، اکنون محققان در هلند يک موتور تک مولکولي تمام الکتريکي طراحي کرده‌اند که نيروي محرکه آن نيز يک ميدان الکتريکي است.

جوهانز سلدنثويم، يكي از اين محققان، مي‌گويد: «ما نشان داده‌ايم كه با استفاده از ميدان‌هاي الكتريكي مي‌توان هم يك موتور متشكل از يك مولكول منفرد را حركت داد و هم چرخش آن را اندازه‌گيري كرد. اگرچه اعمال يك نيرو به طور موضعي براي راندن يك موتور مولكولي منفرد مشكل است، اما با يك ميدان الكتريكي اين كار بسيار آسان‌تر خواهد شد. به علاوه سرعت چرخش را مي‌توان با تغيير فركانس ميدان الكتريكي با دقت كنترل كرد.»

آنچه اين دانشمندان دانشگاه فناوري دلفت نشان داده‌اند، اين است كه براي نوع ويژه‌اي از مولكول‌ها معروف به مولكول‌هاي درهم‌آميخته(Conjugated) كه هدايت بالايي دارند، اين امكان وجود دارد كه با توجه به تغييرات هدايتشان بتوان چرخش آن‌ها را اندازه‌گيري كرد.

سلدنثويم توضيح مي‌دهد: «مولکول‌هاي درهم‌آميخته ترجيح مي‌دهند، مسطح باشند و هدايت‌شان در صورتي که مسطح باشند، بالا است. با اين حال موقعي که چرخششان شروع مي‌شود، هدايت‌شان کاهش مي‌يابد؛ بنابراين با توجه به اين ويژگي با اندازه‌گيري هدايت اين موتور مولکولي مي‌توان زاويه چرخش آن را محاسبه کرد.»‌

موتور طراحي شده به وسيله اين محققان شامل گروه‌هاي لنگرانداز اتصال ‌دهنده‌ بدنه اين مولکول‌ به هدايت‌سنج که اندازه‌گيري هدايت آن را ممکن مي‌کند و يک موتور دوقطبي است که مي‌تواند به وسيله ميدان گيت نوسان‌کننده‌ي زيرين رانده شود.

بخش چرخنده مجهز به يک مومنت دوقطبي الکتريکي دائمي و قسمتي از يک مولکول درهم‌آميخته است که بين دو تماس فلزي در بالاي يک الکترود گيت معلق شده است.

سلندنثويم مي‌گويد: «ما نشان داده‌ايم که چرخاندن و اندازه‌گيري زاويه چرخش اين مولکول‌هاي پيشنهادي در دستگاه آزمايشگاهي‌مان امکان‌پذير است.»

وي اشاره مي‌کند که اگرچه اين موتور پيشنهادي براي حرکت کردن از يک الکترود گيت خارجي استفاده مي‌کند، آن‌ها نشان داده‌اند که شارژ يا تخليه کردن يک مولکول مجاور به وسيله اين الکترود، ميدان الکتريکي ايجاد مي‌کند که براي راندن اين موتور به اندازه کافي بزرگ است.