หนึ่งในเครื่องยนต์ที่เล็กที่สุดในโลกประกอบด้วยโมเลกุลอะเซทิลีนเดี่ยวซึ่งหมุนบนสเตเตอร์ของโมเลกุลแพลเลเดียมและแกลเลียม 12 โมเลกุล
นักวิทยาศาสตร์ชาวสวิสสามารถรวบรวมหนึ่งในเครื่องยนต์ที่เล็กที่สุดในโลก: ระบบประกอบด้วยอะตอมและผลงาน 16 ตัวตามที่ผู้เขียนระบุไว้บนพรมแดนของฟิสิกส์คลาสสิกและควอนตัม nanodevice ที่ได้รับจากผู้เชี่ยวชาญจาก Swiss National Laboratories for Materials Science (Empa) และ Federal Polytechnic School of Lausanne (EPFL) นำเสนอในบทความที่ตีพิมพ์ในวารสาร PNAS ขนาดของระบบทั้งหมดไม่ถึงนาโนเมตร
เช่นเดียวกับมอเตอร์ขนาดมหึมาทั่วไป ระบบนี้มีทั้งส่วนที่เคลื่อนที่ (โรเตอร์) และส่วนที่อยู่กับที่ (สเตเตอร์) เฉพาะในกรณีนี้ สเตเตอร์ประกอบด้วยแพลเลเดียมหกอะตอมและแกลเลียมหกอะตอม ก่อรูปสามเหลี่ยมด้านเท่าสองรูปซ้อนทับกัน โรเตอร์ประกอบด้วยโมเลกุลอะเซทิลีนเตตระอะตอม
มันหมุนไปในทิศทางแบบสุ่มบนพื้นผิวสเตเตอร์ภายใต้การกระทำของพลังงานความร้อนธรรมดา ทำให้หลายล้านรอบต่อวินาทีที่อุณหภูมิห้อง อย่างไรก็ตาม หากไฟฟ้าจ่ายให้กับอุปกรณ์ - นักวิทยาศาสตร์ทำเช่นนี้โดยใช้เข็มกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด - กระแสไฟฟ้าที่ไหลสม่ำเสมอทำให้อะเซทิลีนหมุนไปในทิศทางเดียวกัน 99 ครั้งจาก 100 ครั้ง ผู้เขียนกล่าวว่าจำเป็นต้องใช้อิเล็กตรอน 6 ตัว ต่อเทิร์น
มอเตอร์ที่เล็กที่สุดในโลก
สิ่งนี้เกิดขึ้นได้เนื่องจากอะนาล็อกระดับนาโนของกลไกวงล้อ ในวงล้อธรรมดา การหมุนไปในทิศทางตรงกันข้ามจะถูกบล็อกโดยอุ้งเท้า ซึ่งวางอยู่บนฟันที่มีรูปร่างไม่สมมาตรพิเศษ ดังนั้นใน "เครื่องยนต์อะตอม" โครงสร้างสเตเตอร์ไม่มีความสมมาตรของกระจก ทำให้การหมุนของโมเลกุลอะเซทิลีนในทิศทางเดียวดีกว่าในทิศทางตรงกันข้าม
ภายใต้เงื่อนไขบางประการ อุปกรณ์นาโน 16 อะตอมก็แสดงลักษณะควอนตัมของมันเช่นกัน ตัวอย่างเช่น เครื่องยนต์ยังคงทำงานต่อไปแม้จะได้รับพลังงานความร้อนและไฟฟ้าน้อยกว่าขีดจำกัดที่จำเป็นสำหรับการหมุน ที่อุณหภูมิต่ำกว่า 17 เคลวิน (ลบ 256 ° C) และแรงดันไฟฟ้าที่ใช้น้อยกว่า 30 mW ผู้เขียนอธิบายสิ่งนี้โดยเอฟเฟกต์อุโมงค์ - ความสามารถของอนุภาคขนาดเล็กในการเอาชนะอุปสรรคด้านพลังงานตามธรรมชาติซึ่งไม่มีสิ่งที่คล้ายคลึงกันในโลกมหภาคของเรา
นักวิทยาศาสตร์หวังว่าสักวันหนึ่งอุปกรณ์ดังกล่าวจะสามารถขับเคลื่อนเครื่องนาโน เช่น "นาโนคราน" หรือ "โรงงานนาโน" ซึ่งเราเขียนไว้ก่อนหน้านี้