Mjuka molekyler avsatta på metalliska ytor drevs med hjälp av ett scanning tunneling microscope (STM) utan att mekaniskt dra eller trycka på dem, men genom att inducera oelastiska excitationer med tunnelströmmen.

Inom nanovetenskap, jämfört med stela molekyler, det är utmanande att kontrollera rörelsen hos mjuka molekyler på grund av deras flexibilitet. I synnerhet, endast en del av mjuka molekyler är lämplig för att absorbera tunnelströmsenergi som bör användas för att inducera rörelse, och inte konformationsförändringar av molekylerna.

Ett samarbete ledd av Waka Nakanishi och Katsuhiko Ariga på WPI-MANA ​​och We-hyo Soe och Christian Joachim på GNS och WPI-MANA ​​Satellite, CEMES-CNRS i Toulouse designad, syntetiseras och kännetecknas av en konformt flexibel molekyl bestående av två binaftylpaddlar monterade på ett enkelt fenylchassi. De laterala paddlarnas vibrationslägen kan utnyttjas för att inducera molekylens rörelse på en Au(111)-yta med hjälp av STM-oelastiska tunneleffekter. Molekylen har två olika icke-plana konfigurationer i lösning som den behåller när den absorberas på ytan. Dock, på metallytan är det möjligt att byta molekyler, en i taget, till en platt konfiguration med ett specifikt STM-protokoll för mekanisk manipulation. Den platta konfigurationen är den mest intressanta för detta arbete, eftersom endast platta molekyler kan kontrolleras på ytan av lokala STM -excitationer. När de väl antar denna konfiguration, molekylerna är någorlunda stabila på ytan.

Molekyler i den platta konfigurationen kännetecknades för att bestämma de fläckar där tunnelelektroner ska injiceras för att få dem att röra sig på ytan utan att mekaniskt skjuta dem. Verkligen, beroende på platsen vid vilken tunnelströmmen kommer in i molekylen, detta kan anta en icke-plan konfiguration (olikt den ursprungliga) istället för att flytta. Om strömmen appliceras på rätt plats, molekylen kan röra sig på ett kontrollerat sätt. Den experimentella karakteriseringen av molekylerna kompletterades med simuleringar av molekylär dynamik och beräkningar av densitetsfunktionella teorier, som hjälpte till att avslöja molekylernas energi. I april 2017, en "nanocar race" ägde rum, där flera molekylära maskiner syntetiserade av grupper från hela världen tävlade med målet att täcka ett visst avstånd på en guldyta på minsta möjliga tid, drivs av STM-tips. Molekylen som presenteras i detta dokument är ett av fordonen som deltog i loppet.