摘要 两个千年以来，阿基米德螺旋桨被用于抽水，最近则作为水电站的涡轮[1]。它们的螺旋叶片结构是其功能的关键，这种结构在手性分子和纳米结构中也有发现，其中注入的电流被提议可生成扭矩介导的旋转[2,3]。在这里，我们展示了一种由电流驱动的扭矩分子机器，转子由电流激活，并且其旋转增强了导电性。我们将一分子螺旋烃悬置在两个电极尖端之间，表明施加的电压激发了具有100%方向性的循环分子运动，其方向可以通过电压的极性来逆转。在电压阈值以上，旋转分子的电流显著增强，并且增强的起始点可以通过拉伸或压缩螺旋分子进行调节。这种效应在以前的螺旋分子接头中是不存在的，可能是由于结构和操作上的差异[4–6]。计算表明，电流诱导的力导致分子旋转，可解释观察到的循环运动和电流增强。该机制预测在阈值电压下从渐进式旋转过渡到连续旋转，从而提高电流，因为旋转允许采用静止状态下无法达到的高导电配置。我们的工作为一种新型扭矩驱动的分子机器引入了原型，具有完美的转子单向性和显著的电流调制。这是订阅内容的预览，机构访问选项 通过您的机构访问 Nature 和其他 54 本 Nature Portfolio 期刊获取 Nature+，我们性价比最高的在线访问订阅 32.99 美元/30天 随时取消 了解更多 订阅本期刊 接收 51 期印刷版和在线访问 199.00 美元/年 仅 3.90 美元/期 了解更多 租赁或购买此文章 价格因文章类型而异 1.95 美元至 39.95 美元 了解更多 价格可能受地方税的影响，并在结账时计算。 额外的访问选项： 登录 了解机构订阅 阅读我们的常见问题 联系客服 作者信息 作者及其隶属机构 以色列雷霍沃特魏茨曼科学研究所化学与生物物理系 Anil Kumar Singh 和 Oren Tal 印度泰米尔纳德邦金奈印度理工学院物理系 Anil Kumar Singh 德国奥格斯堡大学物理学院及先进分析与预测科学中心 León Martin、Yuta Ito 和 Fabian Pauly 丹麦哥本哈根大学化学系 Matea Sršen、Stephan Korsgaard Pedersen、Fadhil Suleiman Kamounah 和 Michael Pittelkow 丹麦哥本哈根大学尼尔斯·玻尔研究所 Freja Schou Guttesen 和 Per Hedegård 中国武汉华中科技大学物理学院及武汉国家高磁场中心 Bing-Zhong Hu 和 Jing-Tao Lü 中国武汉量子科技研究院 Jing-Tao Lü 中国北京中国科学院大学中丹学院 Freja Schou Guttesen 和 Per Hedegård 作者 Anil Kumar Singh León Martin Matea Sršen Freja Schou Guttesen Bing-Zhong Hu Yuta Ito Stephan Korsgaard Pedersen Fadhil Suleiman Kamounah Fabian Pauly Michael Pittelkow Jing-Tao Lü Per Hedegård Oren Tal 通讯作者 通讯至 Anil Kumar Singh、Fabian Pauly、Michael Pittelkow、Jing-Tao Lü、Per Hedegård 或 Oren Tal。 补充信息 补充信息（下载 PDF） 补充信息描述了[13]螺旋烃的二硫酰基功能化的合成和表征。详细介绍了单分子金-螺旋烃-金接头的制作和测量，并对其作为分子机器的操作进行了实验分析，还包括对观察到的效应的控制实验和替代解释的讨论。它还包含了分子接合结构和旋转势能景观的密度泛函理论计算，以及量子电子传输计算。最后，展示了一个微观理论框架，解释了驱动观察到的行为的电流诱导扭矩、分子旋转和电流增强。 补充视频 1（下载 MP4） 分子转子的随机跳跃，从一个势能最小值跳到下一个，由于波动和电流诱导的扭矩驱动。在这里，摩擦所做的功超过了电流诱导的扭矩所做的功。分子接头视频基于不同旋转角度的快照配置的密度泛函理论计算。 补充视频 2（下载 MP4） 分子转子沿倾斜势能的自由旋转，由波动和电流诱导的扭矩驱动。在这里，电流诱导的扭矩所做的功大于摩擦所做的功。