Tek Moleküllü En Küçük Elektrik Motoru

İlk defa sadece tek bir molekülden oluşan bir elektrik motoru üretildi. Dünyanın en küçük elektrik motoru olan bu bileşik, sadece 1 nanometre (insan saçının çapının yaklaşık 60.000'de biri) uzunluğunda.

Işığın ya da kimyasal tepkimelerin enerjisini dönme ve benzeri yönlü hareketlere dönüştüren moleküller daha önce de vardı. Örneğin oksijen molekülünün elektrik verilmesiyle rastgele dönme hareketi sergilediği görülmüştü. Ancak bu sistemin elektrik motoru olarak kabul edilmesi için gereken, elektriğe bağlı olarak kontrollü hareket etme özelliğini gösteren tek bir moleküle rastlanmamıştı.

Boston'daki Tufts Üniversitesi'nden E. Charles Skyes ve ekibi bunu sağlamak için asimetrik yapıdaki bütil metil sülfit molekülüne odaklandı. Molekül bir tarafında zincir şeklinde dört karbon atomunun, diğer tarafında ise tek bir karbon atomunun bağlı bulunduğu bir kükürt atomundan oluşuyor.

Araştırmacılar molekülü bakır bir yüzeye, moleküldeki kükürt atomu yoluyla sabitledi. Bu da bir kanadı uzun bir kanadı kısa olan ve bakır yüzeye dik konumdaki bakır-kükürt bağı ekseninde serbestçe dönebilen bir çeşit ''pervane'' oluşturdu. Daha sonra molekülün üzerine, ucu birkaç atom genişliğinde bir metal iğne yerleştirildi. Bu iğne yoluyla molekülden bakır yüzeye elektrik akımı geçirdiklerinde molekül elektrik enerjisini dönme enerjisine dönüştürdü. Molekül saniyede yaklaşık 50 defa sıçrama yaptı.

Pervane asimetrik olduğu için bakır yüzeye göre yerleştirilebileceği iki konum var. Bu konumları sadece birinde molekülün sıçramaları rastgele değildi, bunun yerine saat yönünde dönme şeklindeydi, bu da araştırmacıların molekülü bir motor olarak niteleyebilmesine olanak verdi. Skyes, yönlü hareketin neden sadece bir konumda oluştuğunu henüz anlayamadıklarını, ancak metal iğnenin ucundaki doğal bir asimetrinin bu duruma neden olabileceği yönünde tahminleri olduğunu söylüyor.

Skyes ve ekibi, motorlarının Guinness Rekorlar Kitabı'na girmesi için başvuru yapacaklar. Başvuruları kabul edilirse oluşturdukları sistem dünyanın en küçük motoru rekorunu kıracak. Rekorun şu anki sahibi Skyes'ın molekülüne kıyasla dev boyutlardaki, 200 nanometre uzunluğundaki iki karbon nanotüpten oluşan bir sistem. Nanotüplerin içinden geçen akım, erimiş metal damlalarını bir tüpten diğerine itiyor.

Skyes ürettikleri minik motorun, nano boyutlu tüplerde akan sıvının maruz kaldığı sürtünme kuvvetinin üstesinden gelmede kullanılabileceğini umuyor. Teksas Houston'daki Rice Üniversitesi'nden Kevin Kelly ise elektrik enerjisi aktarımı moleküllerin şekline göre farklı biçimde gerçekleşiyorsa bu durumun molekül boyutunda eletrik devreleri tasarlamaya yönelik uygulamalara imkan verebileceğini, bu tür devrelerin ise çok küçük boyutlu sensörlerde ve bilgisayar çiplerinde kullanılabileceğini düşünülüyor.