Crean un motor eléctrico del tamaño de una sola molécula que gira y multiplica la corriente

Un grupo de científicos de varios países ha conseguido fabricar un motor diminuto utilizando una sola molécula. Este dispositivo, conectado entre dos contactos de oro, empieza a rotar cuando le llega corriente eléctrica. Además, los investigadores han descubierto que al ponerse en movimiento, la molécula deja pasar la electricidad cien veces mejor que cuando está quieta.

El avance, recogido por ScienceDaily, muestra por primera vez un motor molecular anclado firmemente a electrodos metálicos, accionado por corriente y capaz de girar en un sentido o en otro de forma controlada según la orientación del voltaje.

Un tornillo milenario en miniatura

Para construir este motor, los investigadores se inspiraron en el tornillo de Arquímedes, un invento de la antigüedad que usa una espiral giratoria para elevar agua. En este caso, el equipo adaptó esa idea a un tamaño minúsculo, de apenas unas millonésimas de milímetro.

El diseño central corrió a cargo del grupo del profesor Michael Pittelkow en la Universidad de Copenhague, quienes crearon una molécula en forma de hélice. Después, en el Instituto Weizmann de Ciencias en Israel, el equipo liderado por el profesor Oren Tal y el doctor Anil Kumar Singh colocó estas moléculas individuales entre dos puntas afiladas de oro. Al variar la distancia entre los contactos, podían estirar o encoger la espiral molecular.

Cómo funciona el giro

El movimiento se produce de una forma parecida a como el viento hace girar las aspas de un molino. Cuando los electrones atraviesan la espiral, transmiten su impulso a la estructura y provocan que empiece a rotar. Si el voltaje supera un límite determinado, el giro se vuelve continuo. Al cambiar la polaridad de la corriente, la molécula cambia de sentido y gira hacia el lado contrario.

Durante las pruebas, los científicos observaron algo inesperado: al rotar, la molécula conducía la electricidad muchísimo mejor que estando en reposo. Para entender por qué ocurría esto, el profesor Fabian Pauly y los estudiantes de doctorado Léon Martin y Yuta Ito, de la Universidad de Augsburgo, realizaron simulaciones informáticas en un superordenador.

Los cálculos revelaron que la capacidad de conducir corriente depende del ángulo de la molécula y aumenta hasta cien veces con la rotación. Como explica Léon Martin, cuando la molécula está quieta suele colocarse de forma natural en posturas que no conducen bien la electricidad. Sin embargo, al empezar a girar, se ve obligada a pasar por las posiciones que mejor dejan viajar a los electrones.

Con esos datos, físicos teóricos como Per Hedegård, del Instituto Niels Bohr, y Jing-Tao Lü, de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Huazhong, ayudaron a crear un modelo teórico que confirmó los resultados de laboratorio.

Por qué importa este avance

Según explica Fabian Pauly, el estudio demuestra que una corriente eléctrica sirve para generar una rotación dirigida y que este giro, a su vez, controla el flujo de la propia corriente. Las fuentes señalan que este principio abre puertas para el desarrollo de componentes electrónicos moleculares, tecnologías basadas en las propiedades de los electrones y sistemas para manipular cantidades muy pequeñas de líquidos.