Arşimed Vida İlhamı Alınan Elektrik Akımıyla Güçlenen Tek Molekül Motor Geliştirildi

Arşimed vida suyu yukarıya taşımak için kullanılır; uluslararası bir fizikçi ekibi şimdi bu prensibi moleküler düzeyde uyguladı. Credit: Oren Tal / Anil Kumar Singh

Makine makineleri küçültmenin bir sonraki adımı olarak görülüyor. Modellerleri, moleküler motorların enerjiyi dönüştürüp hareket ürettiği canlı hücrelerde bulunabilir. Bilim insanları on yıllardır böyle sistemleri yapay olarak yeniden üretmeye çalışıyor. Bu araştırmalar için 2016 Nobel Kimya Ödülü verildi.

Eski çağlardan bir model

Sadece elektrik akımı ile beslenen moleküler motorlar 2011’den beri mevcut. Ancak şimdiye kadar yalnızca bir yüzeydeki moleküller olarak, taramalı tünelleme mikroskobunun ucundan yönlendirilerek işlev gördüler.

Yeni makineleri için araştırmacılar, insanlığın en eski belgelenmiş makinelerinden birinden ilham aldılar: Arşimed vida, suyu yukarıya taşır. Araştırmacılar Arşimed vida prensibini moleküler düzeyde kullandılar. Suyun yerine, elektronlar sarmal bir yapıdan geçerek onu döndürüyor.

Araştırmalar Nature dergisinde yayımlandı.

İki altın uç arasında bir moleküler vida

Makinenin kalbinde, çalışma için özel olarak Ümit Prof. Michael Pittelkow’un ekibi tarafından Kopenhag Üniversitesi’nde üretilen sarmal bir molekül var. Sadece birkaç milyonluk milimetreye ölçülen bu molekül, kükürt atomları aracılığıyla altın yüzeylere bağlanabilir.

İsrail’deki Weizmann Bilimler Enstitüsü’nde, Prof. Oren Tal ve Dr. Anil Kumar Singh’ın liderliğini yaptığı ekip bireysel molekülleri iki atomik incelikte altın uç arasında gerdi. Elektrotlar arasındaki mesafeyi hassas şekilde ayarlayarak araştırmacılar moleküler vidayı gerip sıkıştırabildi.

Dönüş yönü kontrol edilebilen ilk moleküler motor

Ölçümler ardından molekülün voltaj uygulandığında döndüğü gösterildi. Dönüş yönü belirsiz değildi ve voltajın kutupluğunun değiştirilmesiyle tersine çevrilebilirdi. Çalışma böylece, ilk kez, iki metal elektrot sağlam şekilde bağlı, yönü kontrol edilebilen bir akım motoru gösterdi.

Hareket, elektronların kendileri tarafından yönlendiriliyor. Sarmal molekülden geçerken, tıpkı rüzgârın rüzgâr türbinini sürmesi gibi, ona açısal momentum aktarıyorlar. Yön, molekülün sarmalı tarafından belirleniyor, tıpkı sağ- veya sol-el vida ile olduğu gibi. Belirli bir voltajın üzerinde, bu hareket sürekli dönüştürmeye dönüşüyor.

Augsburg hesaplamaları mekanizmayı çözüyor

Ama neden dönen bir molekül, durağan bir molekülden önemli ölçüde daha iyi elektrik iletiyor? Dr. Fabian Pauly ve doktora öğrencileri Léon Martin ve Yuta Ito, Augsburg Üniversitesi’nin Teorik Fizik I Kürsüsü’nde, LiCCA süperbilgisayarında kuantum mekanik simülasyonları kullanarak bu soruyu inceledi.

Hesaplamaları, molekülün dönüşünün iletkenliğiyle yakından bağlantılı olduğunu gösterdi. iletkenlik, molekülün dönüş açısına büyük ölçüde bağlıdır ve dönüş sırasında iki büyüklük mertebeye kadar artabilir.

“Şaşırtıcı olan, molekülün durağanken kaçındığı konumların tam da en iyi iletkenlik göstermesidir. Bu konumlara ancak dönüş erişir,” diyor Martin.

Araştırma başarısı için uluslararası işbirliği

Bu bulgular üzerine, teorik ortaklar Kopenhag’daki Niels Bohr Enstitüsü’nden Per Hedegård ve Wuhan’daki Huazhong Bilimler ve Teknoloji Üniversitesi’nden Jing-Tao Lü, deneysel olarak gözlemlenen dönüşü ve akım artışını başarıyla yeniden üreten basitleştirilmiş bir model geliştirdi.

Gelecek uygulamalar için çıkarımlar

Buluş, molekül elektronik bileşenlerinde, spintronik ve mikroflidik sistemlerde uygulama potansiyeli taşımaktadır. Ayrıca bu minik makineler, atomik ölçekte fiziksel süreçlerin araştırılması için yeni fırsatlar sunmaktadır.

“Bir elektrik akımının yönlendirilmiş bir döndürme oluşturmak için kullanılabileceğini ve bu döndürmenin de kendi kendine akımı kontrol ettiğini gösterdik. Bu, minikleştirmenin en uç noktalarında çalışan makineler için yeni bir çalışma ilkesidir,” diye açıklayan Pauly.

Anil Kumar Singh et al., Current-Driven Molecular Machine with Rotation-Enhanced Conductance, Nature (2026). DOI: 10.1038/s41586-026-11312-x

Dergi bilgileri:
Nature

Dış alanlarda atomik ve molekül süreçleri
Taşınım olguları
Tek molekül teknikleri

Bu haber şu kurum tarafından sağlanmaktadır:

Bu hikayenin ardındaki isimler:

Biyoloji Bilimleri & Ekoloji lisans derecesi. Petrol, gaz ve yenilenebilir enerji sektörlerinde ilaç haberleri deneyimine sahip mikrobiyoloji laboratuarı geçmişi.
Profilin tamamı →

Matematiksel biyoloji lisans, yaratıcı yazma yüksek lisans. Bilim ve dil üzerine özgün bakış açılarına sahip, geniş çapta seyahat etmiş.
Profilin tamamı →

Atıf

:

Archimedes vida, elektrik akımıyla çalışan tek molekül motöründen ilham alıyor (2026, 23 Ekim)

23 Ekim 2026 tarihinde

https://phys.org/news/2026-10-archimedes-molecule-motor-powered-electric.html adresinden alındı

Bu belge telif hakkına tabidir. Özel çalışma veya araştırma amacıyla yapılan adil kullanım dışında, içerigin hiçbir kısmı yazılı izin olmadan çoğaltılamaz. İçerik yalnızca bilgi amaçlı sağlanmaktadır.