Máy phân tử và rô bốt nano có thể cực kỳ hữu ích trong những thập kỷ tới, giúp cấu tạo các thành phần điện tử, vận chuyển thuốc trong cơ thể hoặc điều khiển các tế bào hoặc phân tử riêng lẻ.

Để đạt được mục tiêu đó, các nhà khoa học đã phát triển các phiên bản kích thước nano của nhiều bộ phận máy móc, chẳng hạn như động cơ, piston, máy bơm, cờ lê và cánh quạt.

Bây giờ, nhóm FAU đã thêm một bộ phận máy quan trọng khác vào danh sách - bánh răng. Thiết bị này được tạo thành từ hai thành phần lồng vào nhau, bao gồm một phân tử triptycen có cấu trúc giống như một cánh quạt và vuông góc với nó là một phần phẳng của phân tử thioindigo hoạt động giống như một cái đĩa.

Chúng kết hợp với nhau hoạt động giống như một cặp bánh răng, truyền và chuyển động xuống. Cặp có tỷ số truyền 2: 3, do đó khi đĩa quay 180 độ cánh quạt chỉ quay 120 độ. Toàn bộ thiết bị chỉ chứa 71 nguyên tử và dài 1,6 nanomet, khiến nó trở thành bánh răng làm việc nhỏ nhất thế giới theo nhóm nghiên cứu.

Hệ thống có thể được bật và tắt dễ dàng bằng cách sử dụng ánh sáng, khiến nó có tên là “photogear” phân tử. Điều này đánh dấu lần đầu tiên bánh răng phân tử cho phép loại điều khiển trực tiếp này, thay vì chỉ chuyển động thụ động.

Các nhà nghiên cứu cho biết thiết bị quang tử phân tử mới này cho phép máy móc phân tử linh hoạt hơn và sẽ mở đường cho các hệ thống bánh răng kích thước nano mới có thể truyền chuyển động trên khoảng cách xa hơn, theo các hướng khác nhau và ở các tốc độ khác nhau, giống như các hệ thống bánh răng quy mô lớn của chúng.

Nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí Nature Chemistry.