「アルキメデスのねじ」を1個の分子サイズに？電気でクルクル回る“極小モーター”爆誕

古代ギリシャの数学者アルキメデスが考案した、水をくみ上げる装置「アルキメデスのねじ」。斜めの筒の中でらせん状のねじを回し、水を上へ運ぶシンプルな仕組みですが、その発想を“1個の分子レベル”まで小さくしたモーターが、国際研究チームによって作られました。

今回の分子モーターは、デンマークのコペンハーゲン大学のグループが設計した、らせん構造の特殊な分子が主役です。イスラエルのワイツマン科学研究所のチームが、この分子を金の電極2本のあいだに1個だけはさみ、そこに電圧をかけると、分子がプロペラのように回転しはじめました。電圧の極性（プラスとマイナスの向き）を逆にすると、回る向きも反転します。

ポイントは、「回るだけでなく、電気の通りやすさまで変えてしまう」という点です。量子力学の計算から、分子が回転して特定の角度をとったとき、電気伝導度が最大で100倍にも跳ね上がることがわかりました。つまり、この極小モーターは、スイッチ兼“電流ブースター”としても働くわけです。

1個の分子を部品として使う「分子エレクトロニクス」は、次世代超小型デバイスの候補として長年研究されてきましたが、「電流で分子を回す→その回転で電流を制御する」という仕組みがはっきり示されたのは初めてだそうです。将来的には、ナノサイズのスイッチやセンサー、あるいは極小ポンプなど、SFに出てきそうな機械の基礎になるかもしれません。

アルキメデスが聞いたら、「そんなに小さいねじで、今度は何をくみ上げるつもりなんだい？」と驚くでしょうか。