Investigadores de Israel, Dinamarca e Alemanha descrevem um motor de uma só molécula que gira quando passa corrente e inverte o sentido com a tensão, enquanto a rotação eleva a condutividade até duas ordens de grandeza.
Uma colaboração de investigação apresentou um motor molecular que gira quando é atravessado por corrente elétrica e inverte o sentido de rotação quando a polaridade da tensão é trocada. O desenho inspira-se no parafuso de Arquimedes, o antigo dispositivo em espiral usado para elevar água: os eletrões que percorrem uma molécula em forma de espiral transfeririam momento angular à molécula, fazendo-a rodar. A molécula, com apenas alguns milionésimos de milímetro, foi criada pelo grupo do professor Michael Pittelkow na Universidade de Copenhaga e liga-se ao ouro através de átomos de enxofre. No Instituto Weizmann de Ciência, em Israel, uma equipa liderada pelo professor Oren Tal e pelo doutor Anil Kumar Singh colocou moléculas individuais entre duas pontas de ouro afiadas até dimensões atómicas e mostrou que a rotação se tornava contínua quando a tensão ultrapassava um limiar. Os motores moleculares acionados por eletricidade existem desde 2011, mas funcionavam em superfícies e dependiam da ponta de um microscópio de efeito de túnel; o novo trabalho é descrito como o primeiro a mostrar um motor acionado por corrente, firmemente ligado a dois elétrodos e com sentido de rotação controlável.
As experiências revelaram também um efeito inesperado: a molécula em rotação conduzia a corrente muito melhor do que uma parada. Para o explicar, uma equipa liderada pelo professor Fabian Pauly na Universidade de Augsburgo realizou simulações quânticas num supercomputador e concluiu que a condutividade depende fortemente do ângulo da molécula, aumentando até duas ordens de grandeza, ou cerca de 100 vezes, durante a rotação. Segundo os investigadores, algumas das orientações que melhor conduzem eletricidade são precisamente as que a molécula evita naturalmente em repouso, e só a rotação as torna acessíveis. Os teóricos Per Hedegård, do Instituto Niels Bohr, e Jing-Tao Lü, da Universidade de Ciência e Tecnologia de Huazhong, construíram depois um modelo simplificado que reproduzia tanto a rotação como o aumento de corrente medidos. Nas palavras dos investigadores, o trabalho mostra que uma corrente elétrica pode gerar uma rotação dirigida e que essa rotação, por sua vez, controla a corrente.
A equipa sugere que o resultado poderá, a prazo, contribuir para componentes de eletrónica molecular, para a spintrónica, que explora propriedades do eletrão além da carga, e para sistemas de microfluídica que manipulam volumes minúsculos de líquido, e diz que dá aos cientistas uma nova forma de estudar processos físicos à escala atómica. São perspetivas, não produtos: a demonstração envolve moléculas individuais seguras entre elétrodos de laboratório e não foram mostradas aplicações em dispositivos. Este relato baseia-se num comunicado de imprensa universitário republicado pelo ScienceDaily, cujo texto que lemos não nomeia a revista científica; não verificámos os resultados de forma independente nem vimos o estudo original, pelo que os detalhes devem ser encarados com cautela. A investigação recebeu financiamento de entidades como a Fundação Alemã de Investigação, o Conselho Europeu de Investigação e a Israel Science Foundation.
