Door Pesach Benson • 9 november 2026

Jeruzalem, 9 november 2026 (TPS-IL) — Een Israëlisch-Indiase wetenschappelijke samenwerking heeft een voorheen onbekend verband blootgelegd tussen mechanische beweging en elektriciteit, waarmee is aangetoond dat de rotatie van een enkel molecuul het vermogen om elektrische stroom te geleiden met wel een factor 100 kan vergroten.

Het onderzoek werd geïnspireerd door de schroef van Archimedes, een eeuwenoud mechanisme bestaande uit een spiraalvormig blad rond een centrale as. Het apparaat, meer dan 2000 jaar geleden uitgevonden om water omhoog te brengen, wordt nog steeds gebruikt in sommige waterkrachtcentrales. De onderzoekers hebben nu een versie van dit principe op moleculaire schaal gedemonstreerd, waarbij een spiraalvormig molecuul ronddraait en daardoor een betere geleider van elektriciteit wordt.

Hoewel de ontdekking nog niet wijst op een directe commerciële toepassing, zou het nieuwe mogelijkheden kunnen openen voor het ontwerpen van elektronica op moleculaire schaal waarbij mechanische beweging helpt de stroom van elektriciteit te reguleren.

Onderzoekers aan het Israëlische Weizmann Instituut van Wetenschappen en hun internationale partners ontdekten dat een elektrische stroom een spiraalvormig molecuul aan het draaien kan brengen, terwijl de rotatie zelf het voor elektronen gemakkelijker maakt om erdoorheen te gaan. Wanneer het molecuul overschakelt van een haperende beweging naar een continue rotatie, kan de elektrische stroom die erdoorheen gaat met wel een factor 100 toenemen.

Het onderzoek, dat maandag werd gepubliceerd in het collegiaal getoetste tijdschrift *Nature*, werd geleid door dr. Anil Kumar Singh, een Indiase onderzoeker die de experimenten uitvoerde als postdoctoraal onderzoeker in het laboratorium van prof. Oren Tal aan het Weizmann Instituut. Singh is nu verbonden aan de faculteit van het Indian Institute of Technology Madras.

Aan de internationale samenwerking namen ook onderzoekers deel van de Universiteit van Augsburg in Duitsland, de Universiteit van Kopenhagen in Denemarken en de Huazhong University of Science and Technology in China.

Een draaiend molecuul

Het team, onder supervisie van Tal van de afdeling Chemische en Biologische Fysica van het Weizmann Instituut, plaatste een enkel spiraalvormig molecuul tussen twee gouden elektroden onder extreem koude laboratoriumomstandigheden, bij een temperatuur dicht bij het absolute nulpunt.

Toen de onderzoekers een elektrische spanning aanbrachten, zagen ze herhaalde schommelingen in de stroom die door het molecuul liep. Het patroon wees erop dat het molecuul in één richting roteerde. Het omkeren van de stroomrichting keerde het patroon om, wat aantoonde dat het molecuul in de tegenovergestelde richting draaide.

De onderzoekers verhoogden vervolgens de spanning en zagen een dramatische verandering. Zodra deze een bepaalde drempelwaarde overschreed, sprong de stroom door het molecuul met wel een factor 100 omhoog.

Berekeningen toonden aan dat deze toename optreedt wanneer het molecuul overschakelt van een gefragmenteerde, hortende en stotende beweging naar een continue rotatie. De soepelere beweging stelt elektronen in staat om er gemakkelijker doorheen te gaan, waardoor het molecuul een veel betere elektrische geleider wordt.

“De bevindingen bieden een nieuw werkingsprincipe voor moleculaire machines: de elektrische stroom drijft het molecuul aan, terwijl de rotatie ervan de elektrische geleidbaarheid verbetert, zodat er bij dezelfde spanning een grotere stroom doorheen kan lopen”, zei Tal.

Het team ontdekte ook dat de spanningsdrempel die de toename van de stroom in gang zet, kan worden aangepast door de vorm van het molecuul te veranderen.

“Bovendien ontdekten we dat het mogelijk is om de drempelwaarde waarbij de stroomtoename begint te beheersen door het molecuul uit te rekken of samen te drukken, vergelijkbaar met het veranderen van de hoek van de bladen van een turbine”, zei Tal.

Om dit te bereiken pasten de onderzoekers de afstand tussen de gouden elektroden aan in stappen van minder dan 0,1 nanometer (een tiende van een miljardste van een meter), waarbij ze het daartussen geplaatste molecuul uitrekten of samendrukten.

De bevindingen zouden uiteindelijk kunnen bijdragen aan de ontwikkeling van elektronische schakelaars op moleculaire schaal, uiterst gevoelige sensoren en moleculaire machines die mechanische beweging combineren met elektrische besturing. Omdat de geleidbaarheid van het molecuul reageert op zijn rotatie, en de spanning die de verandering in gang zet kan worden aangepast door het uit te rekken of samen te drukken, zou het principe ingenieurs kunnen helpen minuscule componenten te ontwikkelen die in staat zijn om minieme mechanische veranderingen om te zetten in elektrische signalen.