Создан одномолекулярный мотор

В Университете Тафтса (США) был испытан одномолекулярный электрический мотор нанометрового размера. Хотя синтетические молекулярные моторы появились довольно давно, на практике они пока не используются. Традиционные методики (химическая и световая), которые позволяют организовать направленное вращение, неудобны и не приспособлены для управления одиночными молекулами. «В своих опытах мы, напротив, заставляли вращаться отдельные молекулы, закреплённые на поверхности», — отмечает руководитель научной группы Чарльз Сайкс (Charles Sykes). Основным элементом экспериментальной схемы, опробованной американцами, стала игла сканирующего туннельного микроскопа, которую подводили к молекуле бутилметилсульфида. Атом серы, входящий в состав последней, соединялся с медью на поверхности. По обеим сторонам этого атома располагались углерод и водород, образующие два «плеча», которые могли вращаться вокруг центральной связи серы и меди. Первое «плечо» было составлено из четырёх атомов углерода, а второму доставался один.

Схема мотора. Жёлтым обозначен атом серы, оранжевым — медь. (Иллюстрация Sykes Laboratory.)

При подаче электронов от иглы микроскопа описанная конструкция начинала вращаться со скоростью, зависящей от внешних условий. Если авторы поддерживали температуру на уровне 5 К, частота вращения составляла лишь около 50 Гц, что упрощало наблюдение за работой устройства.

Когда температуру поднимали до 100 К, за одну секунду молекула совершала уже более миллиона оборотов. «Мы, конечно, могли бы повышать температуру и дальше, — говорит г-н Сайкс. — Но оценить результат было бы сложно».