(Phys.org) - Een internationaal team van wetenschappers heeft de volgende stap gezet in het maken van machines op nanoschaal door een moleculaire motor met meerdere componenten te ontwerpen die met de klok mee en tegen de klok in kan worden bewogen.

Hoewel onderzoekers individuele moleculen kunnen draaien of uitschakelen, de nieuwe studie is de eerste die een op zichzelf staande moleculaire motor heeft gemaakt die uit meerdere delen bestaat, zei Saw-Wai Hla, een professor in natuurkunde en astronomie aan de Universiteit van Ohio die de studie leidde met Christian Joachim van A*Star in Singapore en CEMES/CNRS in Frankrijk en Gwenael Rapenne van CEMES/CNRS.

Het is een essentiële stap bij het maken van apparaten op nanoschaal - kwantummachines die werken op andere natuurwetten dan klassieke machines - waarvan wetenschappers zich voorstellen dat ze voor alles kunnen worden gebruikt, van het aandrijven van kwantumcomputers tot het wegvagen van bloedstolsels in slagaders.

In de studie, gepubliceerd in Natuur Nanotechnologie , de wetenschappers toonden aan dat ze de beweging van de motor konden regelen met energie die wordt gegenereerd door elektronen van een scanning tunneling microscooppunt. De motor is ongeveer 2 nanometer lang en 1 nanometer hoog en is gebouwd op een goudkristaloppervlak.

Bij een temperatuur van min 315 graden Fahrenheit, de motor kon onafhankelijk bewegen door thermische excitatie. Toen wetenschappers het monster afkoelden tot min 450 graden, de motor stopte met draaien. De onderzoekers pasten selectief elektronenenergie toe op verschillende delen van de motor om deze met de klok mee en tegen de klok in te laten bewegen.

"Als we een echt apparaat willen bouwen op basis van deze motor, we zouden elektroden op het oppervlak installeren om een ​​energiebron te creëren, " zei Hla. Om de moleculaire motor te construeren, het wetenschappelijke team ontwierp een stationaire basis van atomen die is verbonden met een bovenste bewegend deel door één atoom van ruthenium, die dient als het "kogellager". Het bovenste deel van de motor heeft vijf armen gemaakt van ijzeratomen. De onderzoekers maakten één arm korter dan de andere om de beweging van de machine te kunnen volgen. Het hele apparaat wordt rechtop gehouden door zwavel te gebruiken als een "atomaire lijm" om de motor aan het gouden oppervlak te bevestigen, legde Hla uit.

De wetenschappers zijn nu van plan om dit model te gebruiken om complexere machines te bouwen met componenten die kunnen worden geautomatiseerd, zei Hla.