Een team van onderzoekers van de Freie Universität Berlin, gecoördineerd door José Ignacio Pascual, hebben een methode ontwikkeld die het mogelijk maakt om de willekeurige beweging van een molecuul efficiënt te gebruiken om een ​​hefboom op macroscopische schaal te laten oscilleren. Het onderzoek is gepubliceerd in Wetenschap .

In de natuur processen zoals de beweging van vloeistoffen, de intensiteit van elektromagnetische signalen, chemische samenstellingen, enzovoort., zijn onderhevig aan willekeurige fluctuaties die normaal gesproken 'ruis' worden genoemd. Dit geluid is een bron van energie en het gebruik ervan voor het uitvoeren van een taak is een paradigma waarvan de natuur heeft aangetoond dat het in bepaalde gevallen mogelijk is.

Het onderzoek onder leiding van José Ignacio Pascual en gepubliceerd in Science, gericht op een waterstofmolecuul (H ₂ ). De onderzoekers plaatsten het molecuul in een zeer kleine ruimte tussen een plat oppervlak en de scherpe punt van een ultragevoelige atoomkrachtmicroscoop. Deze microscoop gebruikte de periodieke beweging van het punt aan het einde van een zeer gevoelige mechanische oscillator om de krachten te 'voelen' die op nanoschaalniveau bestaan. Het waterstofmolecuul beweegt willekeurig en chaotisch en, wanneer de punt van de microscoop het nadert, het punt raakt het molecuul, waardoor de oscillator of hendel beweegt. Maar deze hefboom, tegelijkertijd, moduleert de beweging van het molecuul, resulterend in een georkestreerde 'dans' tussen de punt en het 'lawaaierige' molecuul. "Het resultaat is dat het kleinste molecuul dat bestaat, een molecuul waterstof, 'duwt' de hendel, die een massa heeft van 10 ¹⁹ groter; tien biljoen keer groter!", legde José Ignacio Pascu uit.

Het onderliggende principe is een wiskundige theorie die bekend staat als Stocastic Resonance en die beschrijft hoe willekeurige bewegingen van energie worden gekanaliseerd in periodieke bewegingen en, dus, kan worden ingezet. Met dit onderzoek, het is aangetoond dat aan dit principe wordt voldaan op nanometrische schaal.

"Bij ons experiment de 'ruis' van het molecuul wordt gemaakt door elektrische stroom te injecteren, en niet de temperatuur door het molecuul en, dus, functioneert als een motor die elektrische energie omzet in mechanisch", verklaarde José Ignacio Pascual. Dus, een van de meest veelbelovende aspecten van dit resultaat is dat het kan worden toegepast op het ontwerp van kunstmatige moleculen, Dit zijn complexe moleculen die zijn ontworpen om in slechts één richting te kunnen oscilleren of roteren. De auteurs verwerpen niet, Bovendien, dat deze moleculaire fluctuatie kan worden geproduceerd door andere bronnen, zoals licht, of worden uitgevoerd met een groter aantal moleculen, zelfs met verschillende chemische samenstellingen.