El motor más pequeño del mundo

La miniaturización de numerosas tecnologías sigue su curso y a menudo cada nuevo avance fundamental llega acompañado de algún récord mundial. Ese es el caso del dispositivo recientemente construido y probado que ha merecido ser calificado como “el motor más pequeño del mundo”.

El motor más pequeño del mundo consta de tan solo 16 átomos. Es obra del equipo de Oliver Groening, de los Laboratorios Federales Suizos para Ciencia y Tecnología de Materiales (EMPA).

El motor mide menos de un nanómetro, es decir, es unas 100.000 veces más pequeño que el grosor de un cabello humano.

En principio, el funcionamiento de una máquina molecular es similar al de su homóloga en el mundo macroscópico: convierte la energía en un movimiento dirigido. Tales motores moleculares también existen en la naturaleza, por ejemplo en la forma de miosinas. Las miosinas son proteínas motoras que ejercen un papel importante en los organismos vivos, concretamente en la contracción de los músculos y el transporte de otras moléculas entre las células.

Como un motor a gran escala, el motor de 16 átomos consta de un estator y un rotor, es decir, una parte fija y otra móvil. El rotor gira en la superficie del estator. Puede ocupar seis posiciones diferentes.

El motor más pequeño del mundo tiene un estator con una estructura básicamente triangular que consiste en seis átomos de paladio y seis de galio. El rotor (una molécula simétrica de acetileno) tiene solo cuatro átomos.

Arriba, imagen captada mediante microscopio electrónico de una superficie con el motor más pequeño del mundo en diferentes estados de rotación. Abajo, dibujos del motor en las distintas etapas de rotación. (Imágenes: EMPA)

El motor puede ser alimentado tanto por energía térmica como eléctrica.

La energía térmica provoca que el movimiento rotatorio direccional del motor se transforme en rotaciones en direcciones aleatorias: a temperatura ambiente, por ejemplo, el rotor gira hacia adelante y hacia atrás completamente al azar a varios millones de revoluciones por segundo.

Por el contrario, la energía eléctrica generada por un microscopio electrónico de barrido, de cuya punta fluye una pequeña corriente hacia el motor, puede causar rotaciones direccionales. La energía de un solo electrón es suficiente para hacer que el rotor gire la sexta parte de una revolución. Cuanto mayor sea la cantidad de energía suministrada, mayor será la frecuencia de movimiento, pero al mismo tiempo, es más probable que el rotor se mueva en una dirección aleatoria.

En las condiciones adecuadas, el motor más pequeño del mundo tiene un 99 por ciento de estabilidad direccional, lo que lo distingue de otros motores moleculares similares. (Fuente: NCYT Amazings)