Un team di ricercatori della Freie Universität Berlin, coordinato da José Ignacio Pascual, hanno sviluppato un metodo che consente di utilizzare in modo efficiente il movimento casuale di una molecola per far oscillare una leva su scala macroscopica. La ricerca è stata pubblicata su Scienza .
In natura processi come il movimento dei fluidi, l'intensità dei segnali elettromagnetici, composizioni chimiche, eccetera., sono soggetti a fluttuazioni casuali che normalmente vengono chiamate "rumore". Questo rumore è una fonte di energia e il suo utilizzo per svolgere un compito è un paradigma che la natura ha dimostrato possibile in certi casi.
La ricerca guidata da José Ignacio Pascual e pubblicata su Science, focalizzato su una molecola di idrogeno (H 2 ). I ricercatori hanno posizionato la molecola all'interno di uno spazio molto piccolo tra una superficie piana e la punta acuminata di un microscopio a forza atomica ultrasensibile. Questo microscopio utilizzava il movimento periodico del punto situato all'estremità di un oscillatore meccanico altamente sensibile per "sentire" le forze che esistono a livello di nanoscala. La molecola di idrogeno si muove casualmente e caoticamente e, quando la punta del microscopio si avvicina ad esso, il punto colpisce la molecola, facendo muovere l'oscillatore o la leva. Ma questa leva, allo stesso tempo, modula il movimento della molecola, risultando in una "danza" orchestrata tra il punto e la molecola "rumorosa". "Il risultato è che la più piccola molecola che esiste, una molecola di idrogeno, 'spinge' la leva, che ha massa 10 19 maggiore; dieci trilioni di volte più grande!", ha spiegato José Ignacio Pascual.
Il principio alla base è una teoria matematica nota come risonanza stocastica che descrive come i movimenti casuali di energia vengono incanalati in movimenti periodici e, così, può essere imbrigliato. Con questa ricerca, è stato dimostrato che questo principio è soddisfatto su scala nanometrica.
"Nel nostro esperimento, il 'rumore' della molecola è prodotto iniettando corrente elettrica, e non la temperatura, attraverso la molecola e, così, funziona come un motore che converte l'energia elettrica in meccanica", ha affermato José Ignacio Pascual. Così, uno degli aspetti più promettenti di questo risultato è che può essere applicato alla progettazione di molecole artificiali, che sono molecole complesse progettate per poter oscillare o ruotare in una sola direzione. Gli autori non scartano, Inoltre, che questa fluttuazione molecolare può essere prodotta da altre fonti, come la luce, o essere effettuato con un numero maggiore di molecole, anche con diverse composizioni chimiche.
