Ученые давно пытаются строить машины размером с молекулу, вдохновляясь природными механизмами, которые работают внутри живых клеток. Сложность в том, чтобы заставить крошечную деталь двигаться предсказуемо и при этом сохранять электрический контакт с металлическими электродами. Новая работа международной команды предлагает решение, которое опирается на принцип, известный более двух тысяч лет.

©Interesting Engineering

В основе нового устройства лежит принцип винта Архимеда — того самого древнего приспособления, которым поднимали воду. Только теперь он работает не с жидкостью, а с электричеством. Ученые создали крошечный мотор, состоящий всего из одной молекулы, и заставили ее вращаться, пропуская через нее ток. Молекула действительно движется по спирали, как винт, и это движение можно контролировать.

Главная неожиданность заключается не в самом вращении, а в том, как молекула на него реагирует. Когда она крутится, ее способность проводить ток меняется. В одних положениях она пропускает электричество плохо, а в других — почти в сто раз лучше. Иначе говоря, движение превращает обычную молекулу в мощный электрический переключатель, которым можно управлять с помощью напряжения.

Ученые могут менять направление вращения, просто меняя полярность тока. Это значит, что молекулой не нужно управлять механически, ее движение полностью контролируется электрическим сигналом. Получается крошечный мотор и переключатель в одном лице.

Пока это только лабораторный эксперимент, и до реальных устройств еще далеко. Специалисты видят в этом подходе основу для электроники будущего, где вместо привычных транзисторов током будут управлять движущиеся молекулы. Древняя инженерная идея, придуманная тысячи лет назад, неожиданно нашла применение в мире нанотехнологий.