Lần đầu tiên, một động cơ điện được chế tạo từ một phân tử duy nhất. Dài 1 nano mét (10-9 m), đây là động cơ điện hợp chất hữu cơ nhỏ nhất từng được chế tạo.
Những người chế tạo ra động cơ trên đang đăng kí mẫu thiết kế của họ với Sách kỉ lục Thế giới, nhưng động cơ nhỏ xíu này còn có những ứng dụng thực tiễn, như đẩy chất lỏng đi qua những ống dẫn hẹp trong những dụng cụ kiểu “phòng thí nghiệm trên một con chip”.
Các phân tử trước đây đã biến đổi năng lượng từ ánh sáng và phản ứng hóa học thành chuyển động trực tiếp như lăn hoặc vỗ cánh. Dòng điện còn làm cho một phân tử oxygen quay tròn một cách ngẫu nhiên. Nhưng chuyển động do điện, điều khiển được – cần thiết cho một dụng cụ được phân loại là động cơ – chưa từng được quan sát thấy ở một đơn phân tử.
Để xử lí vấn đề này, E. Charles Sykes tại trường Đại học Tufts ở Boston và các đồng nghiệp đã chuyển sang chất butyl methyl sulphide bất đối xứng, một nguyên tử sulphur với một chuỗi bốn carbon ở một phía và một nguyên tử carbon lẻ loi ở phía bên kia. Họ neo phân tử trên trên một bề mặt đồng qua nguyên tử sulphur, tạo thành một “cánh quạt” nằm ngang, nghiêng về một bên, tự do quay xung quanh liên kết đồng-sulphur thẳng đứng.
Phía trên phân tử, họ đặt một cái kim bằng kim loại rộng vài ba nguyên tử tại đầu nhọn của nó. Khi họ cho dòng điện đi từ đầu nhọn này, qua phân tử, đến lớp đồng dẫn điện bên dưới, phân tử trên biến đổi điện năng thành năng lượng quay. Nó quay giật theo kiểu “hốt hoảng” khoảng 50 lần một giây.
Vì “cánh quạt phân tử” là không đối xứng, nên nó có thể định hướng theo hai kiểu so với lớp đồng bên dưới. Ở hướng này – không có ở hướng kia – bước nhảy giật của phân tử là không ngẫu nhiên mà hơi nghiêng về thuận chiều kim đồng hồ, cho phép các nhà nghiên cứu xem nó là một động cơ.
Không rõ vì sao lại xảy ra ‘sự thiên vị’ như vậy nhưng Sykes nghi ngờ rằng sự bất đối xứng cố hữu ở đầu nhọn của cái kim bằng kim loại có thể giải thích tại sao chỉ xảy ra một sự định hướng phân tử.
Nếu được Sách Guinness chấp nhận, động cơ trên sẽ là một kỉ lục thế giới mới. Kỉ lục thế giới hiện nay cho động cơ điện nhỏ nhất nếu so ra thì đúng là một động cơ khổng lồ, nó gồm hai ống nano carbon dài 200 nano mét. Dòng điện chạy qua những ống nano này đẩy những giọt kim loại nóng chảy từ bên ngoài ống bên này sang ống bên kia.
Sykes hi vọng khai thác động cơ nhỏ xíu này để chống lại sự ma sát làm chậm dòng chảy trong những ống kích cỡ nano.
Kevin Kelly thuộc trường Đại học Rice ở Houston, Texas, người không có liên quan trong nghiên cứu trên, cho rằng nếu sự truyền năng lượng điện hành xử khác nhau tùy thuộc vào hình dạng của các phân tử, thì động cơ này có thể có ứng dụng cho sự thiết kế những mạch điện cỡ phân tử, chúng có thể được dùng trong những bộ cảm biến nhỏ xíu hoặc trong chip máy tính.
Nguồn: Newscientist, PhysOrg.com
