Oluşturulabilecek en küçük motor sizce ne kadar küçük olabilir? Bu türlü bir soruyla karşılaştığımızda hiçbirimizin aklına atomik ölçülerde bir robot geliştirilmiş olabileceği gelmez. Fakat İsviçre’den bilim insanları, aklımıza gelmeyen ihtimali gerçeğe dönüştürdüler.
Dünyanın en küçük motoru, tıpkı bildiğimiz motorlarda olduğu üzere bir hareketli kesim ve bir sabit kesimden oluşuyor. Motorun sabit kesimi, piramit biçiminde bir ortaya getirilmiş altı paladyum atomu ve altı galyum atomundan oluşuyor. Motorun hareketli kesimi ise sabit kesimin üstünde hareket eden dört atomlu bir asetilen molekülü.16 atomdan oluşan dünyanın en küçük motorunun boyutları varsayım edilebileceği üzere nanometre boyutlarında.
Moleküler motorun gereksinimi olan güç, termal yahut elektrik gücü olarak sağlanabiliyor
Moleküler motor, termal yahut elektrik gücünden gücünü alabiliyor. Bilim insanları, elektrik gücünün motorun çalışmasında çok daha faydalı olduğunu tespit ettiler. Yapılan denemelerde, motorun hareketli kısmının oda sıcaklığında ileri ve geri hareket ettiği görüldü. Lakin bir elektron tarama mikroskobu kullanılarak motora bir elektrik akımı verildiğinde motorun hareketli kısmı yüzde 99 kararlılıkla tek bir istikamette dönüyor.
Araştırmacılar, moleküler motorun elektrik gücüyle kararlı bir hareket sağlamasının daha evvelki moleküler motorlardan çok daha pratik hale gelmesi olarak değerlendiriyorlar. Motorun bu hareketi, motorun yalnızca küçük makineleri hareket ettirmesi için değil birebir vakitte nano ölçekteki güç elde etmek için de kullanılabilir.
Geliştirilen yeni moleküler motor, epey şaşırtan olmakla birlikte kimi tuhaflıkları da beraberinde getiriyor. Bilim insanları, moleküler motorun klasik fizik maddelerini çiğniyor olabileceğini açıkladılar. Makro ölçekte bir hareketin, uygulanan direncin üstesinden gelmesi için belirli ölçüde güce gereksinimi vardır. Bunu şöyle açıklayabiliriz: Bir bisikletle yokuş üst tırmanmak istediğinizde pedal çevirmeyi bırakamazsınız.
Yapılan çalışma sırasında moleküler motorun hareketli kısmının dönmesini sağlamak için gerekli olan güçten çok daha azıyla hareket etmeye devam ettiği görüldü. Moleküler motor için bu durum, -256 °C sıcaklık yahut 30 milivolt bedelinin altında uygulanan bir güçle çalışmaya devam etmesi manasına geliyor.
Moleküler motor, kuantum tünelleme yapabiliyor
Bilim insanları, motorun bu halde hareket etmesini kuantum tünelleme ismi verilen bir olgunun sağladığını açıkladılar. Motorun parçacıkları, olağan olarak üstesinden gelme gücüne sahip olmadıkları manileri tertipli olarak tünelden geçerek atlıyor. Bisiklet örneğinde bu durum pedal çevirmeden yokuşun öteki tarafına ışınlanmak olarak kıymetlendirilebilir.
Kuantum tünelleme açıklaması da moleküler motor için öbür soruların gündeme gelmesine neden oluyor. Kuantum tünellemenin sürtünmesiz olarak meydana geldiği düşünülmektedir. Motor bu hareketi sürtünmesiz gerçekleştirdiğinde hareketli kısmın hareketi rastgele bir hareket meydana getirecektir. Lakin yüzde 99’unun oranında kararlı bir hareket elde edilmesi kuantum tünelleri sırasında gücün bir kısmının kaybedildiği manasına geliyor.
Dünyanın en küçük motorunun geliştirilmesi gelecekte beklenenden küçük düzeneklerin oluşturulmasını sağlayabilmenin yanında kuantum tünelleme hakkında daha fazla bilginin ortaya çıkarılmasını sağlayabilir. Motorun geliştirilmesi sürecinin baş araştırmacısı Oliver Gröning, motorun kuantum tünelleme süreçlerinde güç yayılımının süreçlerini ve nedenlerini incelenmesine sağlayabileceğini söyledi.
16 atomdan meydana gelen motorun görüntüsü:
