Tek Molekülünden Dünyanın 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 bir 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 molekü-

lüne 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-kü-

kürt bağı ekseninde serbestçe dönebilen bir

çeşit “pervane” oluşturdu.

Daha sonra molekülün üzerine, ucu birkaç atom genişliğinde bir metal iğne yerleş-

tirildi. 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 yü-

zeye göre yerleştirilebileceği iki konum var.

Bu konumların 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 olabilece-

ği 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 bi-

çimde gerçekleşiyorsa bu durumun molekül

boyutunda elektrik devreleri tasarlamaya

yönelik uygulamalara imkân verebileceğini,

bu tür devrelerinse çok küçük boyutlu sensörlerde ve bilgisayar çiplerinde kullanılabileceğini düşünüyor.

Bilim ve Teknik Ekim 2011