Ett internationellt team av forskare har skapat molekylära motorer som kan kommunicera och synkronisera deras rörelser.

Laget, ledd av fysikern Saw-Wai Hla vid Ohio University, publicerade en Advanced Online Publication idag i tidskriften Naturens nanoteknik demonstrerar att forskare kan kontrollera de koordinerade rörelserna hos små maskiner på nanoskala. Forskningen har konsekvenser för den framtida utvecklingen av teknologier som kan användas i datorer, fotonik och elektronik samt nya enheter i nanoskala.

"Vårt mål är att efterlikna naturliga biologiska maskiner genom att skapa syntetiska maskiner som vi kan kontrollera, sa Hla, professor i fysik och astronomi.

Hlas team observerade upp till 500 molekylära motorer röra sig samtidigt i samma riktning när forskarna applicerade 1 volt energi genom spetsen av ett skanningstunnelmikroskop. Vid lägre energinivåer, motorerna roterade också, men åt olika håll. Dock, denna rörelse var inte slumpmässig, men visade koordinationsmönster, sa Hla.

I experimentet, forskare observerade de synkroniserade rörelserna vid minus 316 grader Fahrenheit.

Motorerna har två däck:det övre däcket är rotorn och det nedre däcket är statorn, som har åtta svavelatomer som fungerar som atomlim för att fästa på ytor av guld eller koppar. De roterande och stationära däcken är förbundna med en atom av europium som fungerar som ett atomärt kullager.

Forskare vid CEMES/CNRS i Frankrike syntetiserade molekylmotorerna, som inkluderar en dipol i rotorarmarna, vilket innebär att de har en positiv och negativ sida. Denna unika funktion gör att de enskilda motorerna kan kommunicera och koordinera sina rörelser, Hlas team hittade.

Dessutom, forskarna lärde sig att ett sexkantarrangemang av motorerna är nyckeln för synkroniseringen, eftersom det tillåter motorerna att effektivt kommunicera.

De molekylära motorerna skapar ett ferroelektriskt system, som är en uppskattad egenskap hos material som används i olika elektroniska enheter, Hla tillade.

Nanomotorerna är så små att forskare får plats med 44, 000 miljarder av dem på en kvadratcentimetersyta.

"Ett av målen med nanoteknik är att montera miljarder nanomaskiner packade i ett litet område som kan användas på ett synkroniserat sätt för att transportera information eller för att konsekvent överföra energi till flera destinationer inom nanometeravstånd, " förklarade Hla.