電子顕微鏡からのエネルギーで分子モーターを回転、米大学が発表【動画あり】：材料技術

米大学の研究チームが、長さ2nm、高さ1nmの分子モーターの動きを制御する技術を開発した。走査型トンネル顕微鏡の探針先端の電子から得たエネルギーで分子モーターを回転させる。量子コンピュータや医療の分野などで使用されるナノスケールデバイスへの応用が期待されるという。

[Dylan McGrath，EE Times]

　米Ohio University（オハイオ大学）の科学研究チームは、分子モーターの動きを制御する画期的な技術を発表した。分子モーターを時計回り、反時計回りに動かすことができるという。将来的には、量子コンピュータを稼働させたり、動脈内の血栓を除去したりといった、あらゆる用途に利用できるナノスケールデバイスへの応用も期待できるとしている。

　開発したのは、Ohio Universityで物理学と天文学の教授を務めるSaw Wai Hlam氏が率いる研究チームだ。今回の研究成果は最近、英国科学誌「Nature Nanotechnology」に掲載された。

　研究チームは、走査型トンネル顕微鏡（STM：Scanning Tunneling Microscope）の探針先端の電子から得たエネルギーで、モーターの動きを制御できることを実証した。モーターは長さ約2nm、高さ約1nmで、金の結晶の表面に固定されている。

　同チームが今回開発したモーターは、ボールベアリングとして機能する土台と、時計回り/反時計回りに回転する部分（以下、回転部分）から成る。土台と回転部分は、1個のルテニウム原子によってつながっている。回転部分は、鉄の原子でできた5本のアームで構成されている。また、分子モーターは、硫黄を利用して金の表面に固定されている。硫黄は“原子の接着剤”のような役割を果たしているという。

今回開発した分子モーターの構造　出典：Saw-Wai Hlam氏

　研究リポートによると、モーターは、−157℃まで温度を下げると熱励起によって自発的に駆動するという。−232℃まで冷却するとモーターの回転が止まる。電子エネルギーを与える場所を変えることで、モーターを時計回りまたは反時計回りに回転させることができるという。

　Hlam氏は、「モーターの表面にエネルギー源を作り出すための電極を設置すれば、このモーターを基にした実デバイスを作製することも可能だ」と述べている。

　なお、この科学研究チームには、シンガポール科学技術研究庁（A^*Star）のChristian Joachim氏や、フランスの材料解析構造研究所/国立科学研究センター（CEMES/CNRS）のGwenael Rapenne氏も、リーダーとして参加している。

　今後は、この分子モーターを応用して、より複雑な構成のデバイスを作製したいとしている。

　Nature Nanotechnology誌のWebサイトでは、今回開発された分子モーターの動きをアニメーションで公開している（こちらをクリックすると、アニメーション映像をダウンロードできます。出典：F. Ample and C. Joachim）。

【翻訳：滝本麻貴、編集：EE Times Japan】