Ο κοχλίας του Αρχιμήδη συρρικνώθηκε σε μέγεθος μοριακής μηχανής, με μια διεθνή ερευνητική ομάδα να δημιουργεί ένα μόριο που μιμείται τον περίφημο μηχανισμό και λειτουργεί με ηλεκτρόνια αντί για νερό.
Ένα υδραυλικό μηχάνημα που εμφανίστηκε στην αρχαία Αίγυπτο για να αντλεί νερό από τον Νείλο συρρικνώθηκε σε μέγεθος μοριακής μηχανής που αντί για νερό λειτουργεί με ηλεκτρόνια.
Διεθνής ερευνητική ομάδα δημιούργησε ένα μόριο που μιμείται τον περίφημο κοχλία του Αρχιμήδη, ένα από τα αρχαιότερα γνωστά μηχανήματα, το οποίο αποτελείται από έναν κύλινδρο μέσα στον οποίο περιστρέφεται ένας κοχλίας, δηλαδή μια μεγάλη βίδα.
Η περιστροφή παγιδεύει νερό στα αυλάκια του κοχλία και μπορεί έτσι να το αντλεί, για παράδειγμα σε ψηλότερα χωράφια.
Αν και η εφεύρεση αποδίδεται παραδοσιακά στον μαθηματικό και μηχανικό Αρχιμήδη (287-212 π.Χ. περίπου), η προέλευσή της παραμένει αντικείμενο συζήτησης.
Στην περίπτωση της νέας μελέτης που δημοσιεύεται στο Nature», ο κοχλίας λειτουργεί αντίστροφα, όπως όταν χύνει κανείς νερό στο πάνω μέρος του και τον αναγκάζει να περιστρέφεται μόνος του. Τον ρόλο του κοχλία παίζει ένα σπειροειδές οργανικό μόριο, το οποίο περιστρέφεται σαν μοριακός κινητήρας όταν διοχετευτούν ηλεκτρόνια στο ένα άκρο του.
Η διεθνής ερευνητική ομάδα ανάρτησε τον κοχλία από τα δύο άκρα του πάνω σε ακίδες χρυσού (σχηματική απεικόνιση) και εφάρμοσε ηλεκτρική τάση, οπότε το μόριο άρχισε να περιστρέφεται. Καθώς τα ηλεκτρόνια κινούνται, μεταφέρουν στον κοχλία στροφορμή, οπότε προκαλούν περιστροφή με τον ίδιο τρόπο που η ροή του αέρα γυρίζει μια ανεμογεννήτρια.
H κόκκινη σφαίρα αναπαριστά μια ποσότητα νερού που αντλείται από τον κοχλία του Αρχιμήδη. Στη νέα μελέτη, ο κοχλίας κινείται αντίστροφα (Wikimedia Commons / CC-BY-SA-2.5)
Η περιστροφή βελτίωνε θεαματικά τη διέλευση του ρεύματος, σύμφωνα με το βασικό εύρημα της μελέτης. Προσομοιώσεις κβαντομηχανικής σε υπερυπολογιστή έδειξαν πως, καθώς περιστρέφεται, το μόριο περνά από συγκεκριμένες γωνιακές θέσεις, στις οποίες άγει πολύ καλύτερα τον ηλεκτρισμό.
Σε κατάσταση ηρεμίας, ο κοχλίας έχει την τάση να αποφεύγει αυτές τις θέσεις.
Η ανακάλυψη δείχνει ότι το ηλεκτρικό ρεύμα μπορεί όχι μόνο να κινεί μια μοριακή μηχανή, αλλά και να επηρεάζεται από την κίνησή της.
Ο μικροσκοπικός κοχλίας του Αρχιμήδη, λένε οι ερευνητές, θα μπορούσε να αξιοποιηθεί σε μοριακά ηλεκτρονικά εξαρτήματα και διακόπτες, σε μικροσκοπικά συστήματα διαχείρισης υγρών για χημικές και βιοϊατρικές αναλύσεις, ακόμα και στη σπιντρονική, έναν κλάδο της ηλεκτρονικής που αξιοποιεί τις κβαντικές ιδιότητες των ηλεκτρονίων.
