تک ملکول هیدروژن برای «هل دادن» جسمی بسیار سنگین‌تر از خودش به کار رفته‌است. پژوهش‌گرانی در آلمان و اسپانیا که پدیده‌ای به نام تشدید تصادفی را برای گرفتن انرژی مفید از «نوفه» به کار بسته‌اند،‌ این را می‌گویند. در این آزمایش‌ها که شامل سرقلم یک میکروسکوپ نیروی اتمی بر پایه‌ای فنرمانند و انعطاف‌پذیر است، می‌توان فرآیندها را به‌نحوی ترتیب داد که برای دادن توان به سامانه‌های نانو –و حتی بزرگ‌تر- به‌کار ‌روند.  

چگونه تک‌ملکول یک موتور را به راه می‌اندازد

تشدید تصادفی در سامانه‌های پیچیده٬ به‌ویژه در سازواره‌های زیستی، بسیار شناخته‌شده‌ است و فرآیند‌هایی چون جابه‌جایی انرژی را نیز سبب می‌شود. برای سیگنال‌های دوره‌ای ضعیف نیز این شرایط را مهیا می‌کند که با سیگنال‌های نوفه‌ی محیطی که از افت‌وخیزهای تصادفی سامانه پدید می‌آیند، تشدید ‌شوند. تغییرات دمایی یا حرکت الکترون‌ها و فوتو‌ن‌ها، این افت‌وخیزها را همه‌جا ایجاد می‌کنند؛ و آن‌گاه که قله‌ی سیگنال‌های نوفه با قله‌ی سیگنال‌های دوره‌ای هم‌آهنگ می‌شوند، تشدید رخ می‌دهد.
دانش‌مندان علاقه‌مندند که این توانایی طبیعت در گرفتن انرژی از نوفه‌های تصادفی را تقلید کنند. به ‌تازه‌گی، خوزه ایگناسیو پاسکوال و هم‌کاران در دانش‌گاه Freie  ِ برلین و CIC nanoGUNE  در سن‌سباستین با نشان دادن این‌که حرکت‌های تصادفی ِ ملکول‌های لرزان هیدروژن می‌توانند یک پایه را جابه‌جا کنند، راهی به‌سوی این هدف گشوده‌اند.

 گذارهای تصادفی

 پژوهش‌گران برای این کار حس‌گر یک میکروسکوپ نیروی اتمی -یک سَـرقلم که به یک پایه‌ی کوارتزی  فنرمانند و انعطاف‌پذیر بسته می‌شود- را به کار بسته‌اند. آن‌گاه یک تک‌ملکول هیدروژن را میان سرقلم و یک صفحه‌ی مسی گیر می‌اندازند. یک ولتاژ کوچک (درحدود ۰.۱ ولت) میان سرقلم و مس باعث می‌شود که اتم هیدروژن به صورت تصادفی بین دو حالت مکانی گذار کند؛ و این‌گونه است که پایه شروع به نوسان می‌کند.
پاسکوال می‌گوید: «بر این باوریم که حرکت پایه به خاطر تشدید است که از حرکت‌های هم‌آهنگ‌شده‌ی افت‌وخیزهای تصادفی هیدروژن و دوره‌ای خوش‌تعریف نوسان‌گر مکانیکی برای افزایش انتقال انرژی میان ملکول و نوسان‌گر بهره می‌برد.» ... «حرکت تصادفی ملکول هیدروژن نیروهایی با اندازه‌ی نانوی موثری را بر روی سَـرقلم میکروسکوپ وارد کرده و آن را به نوسان در می‌آورد.»
پاسکوال این‌چنین ادامه می‌دهد: در این آزمایش‌ها، با اعمال ولتاژ، ملکول هیدروژن وادار می‌شود که به حرکت درآید. «چه می‌شود گفت؛ مگر آن‌که با دیگر منابع انرژی مانند نور نمی‌توان در افت‌وخیزهای ملکولی به چنین اثری دست یافت.»

چرخاندن با نوفه

 بنابر کار این گروه، می‌توان برای طراحی موتورهای ملکولی مصنوعی از این فرآیند بهره جست. فلیکس وَن اُپن یکی از اعضای گروه که مسئول ارائه‌ی یک مدل نظری برای تفسیر یافته‌های تجربی بوده‌است، می‌گوید:«انرژی به‌دست‌آمده از نوفه‌های محیطی را می‌توان برای کارهایی مانند به چرخش انداختن یک موتور به‌کاربست.»
پاسکوال می‌افزاید: «کار ما نشان می‌دهد که کوچک‌ترین ملکول دردست، هیدروژن، می‌تواند نوسان‌گری را که ۱۰۱۹ بار بزرگ‌تر از خودش است، هل دهد.» ... «این یافته‌ ما را بدان می‌دارد که در جست‌وجوی دیگر منابع نوفه‌، مانند افت‌وخیزهای الکتریکی و مغناطیسی که انتقال انرژی به نوسان‌گر مکانیکی را به‌تر هم می‌کنند، برآییم.»

منبع:

 http://physicsworld.com/cws/article/news/2012/nov/13/vibrating-molecule-drives-a-motor