एक ऐसी खोज में जो प्राचीन यूनानियों को या तो बहुत गर्वित करेगी या गहराई से भ्रमित करेगी, वैज्ञानिकों ने एक आणविक मोटर बनाई है जो बिजली प्रवाहित होने पर घूमती है। आर्किमिडीज़ के स्क्रू से प्रेरित यह छोटी मशीन - जो इतिहास में दर्ज सबसे पुरानी मशीनों में से एक है - वोल्टेज बदलने पर दिशा भी बदल सकती है। यह सबसे छोटे संभव पैमाने पर काम करने वाली मशीनों को बनाने की दिशा में एक महत्वपूर्ण कदम है, बशर्ते आपको कभी ऐसा स्क्रू चाहिए हो जो आपके सोफे के कुशन के बीच खो जाने लायक छोटा हो।

आणविक मशीनों को व्यापक रूप से लघुकरण के अगले मोर्चे के रूप में देखा जाता है। प्रकृति के पास पहले से ही जीवित कोशिकाओं के अंदर काम करने वाले उदाहरण हैं, जहां आणविक मोटर ऊर्जा का उपयोग करके गति उत्पन्न करते हैं - क्योंकि प्रकृति, हमेशा की तरह, पहले वहां पहुंच गई और उसने प्रकाशित करने की जहमत भी नहीं उठाई। शोधकर्ताओं ने इन जैविक प्रणालियों को कृत्रिम रूप से फिर से बनाने की कोशिश में दशकों बिताए हैं, और इस क्षेत्र की प्रगति को 2016 के रसायन विज्ञान के नोबेल पुरस्कार से मान्यता मिली, जो वैज्ञानिक रूप से एक बैक्टीरिया के साथ अंततः बराबरी करने पर स्वर्ण स्टार मिलने के बराबर है।

वैज्ञानिकों ने पहली बार 2011 में बिजली से चलने वाली आणविक मोटर विकसित की थी, लेकिन वे पहले के डिज़ाइन सतहों पर काम करते थे और उनकी गति को चलाने के लिए स्कैनिंग टनलिंग माइक्रोस्कोप की नोक पर निर्भर थे - अनिवार्य रूप से दरवाज़े का हैंडल घुमाने के लिए फोर्कलिफ्ट की आवश्यकता के आणविक समकक्ष। नई मोटर एक अलग दृष्टिकोण अपनाती है, अपना डिज़ाइन आर्किमिडीज़ के स्क्रू से उधार लेती है, जिसका उपयोग पारंपरिक रूप से पानी को ऊपर की ओर ले जाने के लिए किया जाता है। पानी के बजाय, नया डिज़ाइन इलेक्ट्रॉनों को सर्पिल आकार के अणु के माध्यम से यात्रा करने की अनुमति देता है, जिससे विद्युत धारा प्रवाहित होने पर यह घूमता है। वही सिद्धांत, छोटी पाइपलाइन।

मोटर का केंद्रीय घटक कोपेनहेगन विश्वविद्यालय में प्रोफेसर माइकल पिटेलको के शोध समूह द्वारा बनाया गया एक विशेष रूप से डिज़ाइन किया गया सर्पिल अणु है। केवल कुछ मिलियनवें मिलीमीटर मापने वाला यह अणु सल्फर परमाणुओं के माध्यम से सोने की सतहों से जुड़ सकता है - क्योंकि आणविक पैमाने पर भी, वैज्ञानिक स्पष्ट रूप से चीजों को अनावश्यक रूप से फैंसी बनाने पर जोर देते हैं।

इज़राइल के वीज़मैन इंस्टीट्यूट ऑफ साइंस में, प्रोफेसर ओरेन टैल और डॉ. अनिल कुमार सिंह के नेतृत्व में शोधकर्ताओं ने व्यक्तिगत अणुओं को परमाणु आयामों तक तेज किए गए दो सोने की नोकों के बीच रखा। इन इलेक्ट्रोडों के बीच की दूरी को सावधानीपूर्वक बदलकर, टीम आणविक स्क्रू को खींच या संपीड़ित कर सकती थी। जब उन्होंने विद्युत वोल्टेज लगाया, तो माप से पता चला कि अणु घूमने लगा। और भी महत्वपूर्ण बात, वे वोल्टेज की ध्रुवता बदलकर इसकी दिशा को सरलता से उलट सकते थे - जो कार को रिवर्स में डालने के आणविक समकक्ष है, सिवाय इसके कि कार कुछ मिलियनवें मिलीमीटर लंबी है और आप उसे देख भी नहीं सकते।

यह विद्युत धारा द्वारा संचालित, दो धातु इलेक्ट्रोड से मजबूती से जुड़ी, और नियंत्रणीय दिशा में घूमने में सक्षम आणविक मोटर का पहला प्रदर्शन है। यह एक वाक्य में तीन पहले हैं, जो वैज्ञानिक रूप से हैट्रिक के बराबर है।

प्रेरक शक्ति सीधे सर्पिल अणु के माध्यम से यात्रा करने वाले इलेक्ट्रॉनों से आती है। जैसे ही वे चलते हैं, वे आणविक संरचना में कोणीय संवेग स्थानांतरित करते हैं, जिससे घूर्णन उत्पन्न होता है, बहुत कुछ वैसे ही जैसे चलती हवा पवन टर्बाइन को घुमाती है। सर्पिल का आकार निर्धारित करता है कि यह इस प्रवाह पर कैसे प्रतिक्रिया करता है, जैसे दाएं या बाएं हाथ के धागे वाले स्क्रू के बीच का अंतर। एक बार लगाया गया वोल्टेज एक निश्चित सीमा से अधिक हो जाने पर, गति निरंतर घूर्णन बन जाती है - क्योंकि आणविक पैमाने पर भी, चीजों को शुरू होने के लिए एक अच्छी धक्का की आवश्यकता होती है।

लेकिन प्रयोगों ने एक और दिलचस्प प्रभाव का खुलासा किया: घूमता हुआ अणु स्थिर होने की तुलना में बहुत अधिक कुशलता से बिजली का संचालन करता था, जिससे एक महत्वपूर्ण सवाल उठा कि छोटी मशीन के अंदर क्या हो रहा था। जांच करने के लिए, ऑग्सबर्ग विश्वविद्यालय में प्रोफेसर डॉ. फैबियन पॉली और उनके पीएचडी छात्रों लियोन मार्टिन और युटा इटो ने LiCCA सुपरकंप्यूटर पर क्वांटम यांत्रिक सिमुलेशन का उपयोग किया। उनकी गणनाओं ने अणु के घूर्णन और इसकी क्षमता के बीच घनिष्ठ संबंध का खुलासा किया।