[ Back to EurekAlert! ] Public release date: 26-Nov-2012
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Transformar el ruido en energía mecánica a escala nanométrica

Este comunicado está disponible en inglés.

Un grupo de investigadores de la Freie Universität Berlin, coordinado por José Ignacio Pascual (actualmente líder del grupo de Nanoimagen en CIC nanoGUNE), han desarrollado un método que permite utilizar de forma eficiente el movimiento aleatorio de una molécula para hacer oscilar una palanca de dimensiones macroscópicas. El estudio se ha publicado en Science.

En la naturaleza procesos como el movimiento de los fluidos, la intensidad de las señales electromagnéticas, las composiciones químicas, etc., están sujetas a las fluctuaciones aleatorias que, normalmente, se denominan 'ruido'. Este ruido es una fuente de energía y su uso para efectuar un trabajo es un paradigma que la naturaleza ha demostrado en algunos casos ser posible.

El estudio liderado por José Ignacio Pascual y publicado en Science, se centra en una molécula de hidrógeno (H2). Los investigadores situaron la molécula en un espacio muy pequeño entre una superficie plana y la punta afilada de un microscopio de fuerza atómica ultra-sensible. Este microscopio utiliza el movimiento periódico de la punta situada al final de un oscilador mecánico muy sensible para 'sentir' las fuerzas que existen a nanoescala. La molécula de hidrógeno se mueve aleatoriamente, caóticamente, y cuando la punta del microscopio se acerca a ella la golpea, haciendo que el oscilador o palanca se mueva. Pero la palanca, a su vez, modula el movimiento de la molécula, resultando en un 'baile' orquestado entre la punta y la molécula 'ruidosa'. "El resultado es que la molécula más pequeña que existe, una molécula de hidrógeno, 'empuja' una palanca que tiene una masa 1019 veces mayor; ¡diez trillones de veces mayor!", explica José Ignacio Pascual.

El principio subyacente es una teoría matemática conocida como Resonancia Estocástica que describe cómo encauzar la energía de movimientos aleatorios en un movimiento periódico y que, por tanto, puede dar lugar a su aprovechamiento. Con este estudio se ha demostrado que este principio se cumple a escala nanométrica.

"En nuestro experimento, el 'ruido' de la molécula se realiza inyectando corriente eléctrica, y no temperatura, a través de la molécula y, por tanto, funciona como un motor convirtiendo energía eléctrica en mecánica", dice José Ignacio Pascual. Así, uno de los aspectos más prometedores de este resultado es que puede ser tenido en cuenta para el diseño de motores moleculares artificiales, que son complejas moléculas diseñadas para que puedan oscilar o rotar en una sola dirección. Los autores no descartan, además, que la fluctuación molecular pueda ser producida por otras fuentes, como la luz, realizarse con un mayor número de moléculas e, incluso, de distinta composición química.

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