Dünyanın En Küçük Motoru Geliştirildi

Oluşturulabilecek en küçük motor sizce ne kadar küçük olabilir? Böyle bir soruyla karşılaştığımızda hiçbirimizin aklına atomik ölçülerde bir robot geliştirilmiş olabileceği gelmez. Ancak İsviçre’den bilim insanları, aklımıza gelmeyen ihtimali gerçeğe dönüştürdüler.

Dünyanın en küçük motoru, tıpkı bildiğimiz motorlarda olduğu gibi bir hareketli parça ve bir sabit parçadan oluşuyor. Motorun sabit parçası, piramit şeklinde bir araya getirilmiş altı paladyum atomu ve altı galyum atomundan oluşuyor. Motorun hareketli parçası ise sabit parçanın üstünde hareket eden dört atomlu bir asetilen molekülü.16 atomdan oluşan dünyanın en küçük motorunun boyutları tahmin edilebileceği gibi nanometre boyutlarında. 

Moleküler motorun ihtiyacı olan enerji, termal veya elektrik enerjisi olarak sağlanabiliyor

Moleküler motor, termal veya elektrik enerjisinden gücünü alabiliyor. Bilim insanları, elektrik enerjisinin motorun çalışmasında çok daha yararlı olduğunu tespit ettiler. Yapılan denemelerde, motorun hareketli kısmının oda sıcaklığında ileri ve geri hareket ettiği görüldü. Ancak bir elektron tarama mikroskobu kullanılarak motora bir elektrik akımı verildiğinde motorun hareketli kısmı yüzde 99 kararlılıkla tek bir yönde dönüyor. 

Araştırmacılar, moleküler motorun elektrik enerjisiyle kararlı bir hareket sağlamasının daha önceki moleküler motorlardan çok daha pratik hale gelmesi olarak değerlendiriyorlar. Motorun bu hareketi, motorun sadece küçük makineleri hareket ettirmesi için değil aynı zamanda nano ölçekteki enerji elde etmek için de kullanılabilir. 

Geliştirilen yeni moleküler motor, oldukça şaşırtıcı olmakla beraber bazı tuhaflıkları da beraberinde getiriyor. Bilim insanları, moleküler motorun klasik fizik yasalarını çiğniyor olabileceğini açıkladılar. Makro ölçekte bir hareketin, uygulanan direncin üstesinden gelmesi için belli miktarda enerjiye ihtiyacı vardır. Bunu şöyle açıklayabiliriz: Bir bisikletle yokuş yukarı tırmanmak istediğinizde pedal çevirmeyi bırakamazsınız.

Yapılan çalışma sırasında moleküler motorun hareketli kısmının dönmesini sağlamak için gerekli olan enerjiden çok daha azıyla hareket etmeye devam ettiği görüldü. Moleküler motor için bu durum, -256 °C sıcaklık veya 30 milivolt değerinin altında uygulanan bir enerjiyle çalışmaya devam etmesi anlamına geliyor.

Moleküler motor, kuantum tünelleme yapabiliyor

Bilim insanları, motorun bu şekilde hareket etmesini kuantum tünelleme adı verilen bir olgunun sağladığını açıkladılar. Motorun parçacıkları, normal olarak üstesinden gelme enerjisine sahip olmadıkları engelleri düzenli olarak tünelden geçerek atlıyor. Bisiklet örneğinde bu durum pedal çevirmeden yokuşun diğer tarafına ışınlanmak olarak değerlendirilebilir. 

Kuantum tünelleme açıklaması da moleküler motor için başka 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. Ancak yüzde 99’unun oranında kararlı bir hareket elde edilmesi kuantum tünelleri sırasında enerjinin bir kısmının kaybedildiği anlamına geliyor. 

Dünyanın en küçük motorunun geliştirilmesi gelecekte beklenenden küçük mekanizmaların oluşturulmasını sağlayabilmenin yanında kuantum tünelleme hakkında daha fazla bilginin ortaya çıkarılmasını sağlayabilir. Motorun geliştirilmesi sürecinin baş araştırmacısı Oliver Gröning, motorun kuantum tünelleme süreçlerinde enerji yayılımının süreçlerini ve nedenlerini incelenmesine sağlayabileceğini söyledi.

16 atomdan meydana gelen motorun videosu:

Kaynak: Webtekno