Trong lĩnh vực công nghệ, máy móc phân tử và robot nano có thể trở nên cực kỳ hữu ích trong những thập kỷ tới, giúp chế tạo các thiết bị điện tử, vận chuyển thuốc trong cơ thể hoặc điều khiển các tế bào hoặc phân tử riêng lẻ. Để đạt được mục tiêu đó, các nhà nghiên cứu đã phát triển phiên bản kích thước nano của nhiều bộ phận máy móc, chẳng hạn như động cơ, piston, máy bơm, cờ lê và cánh quạt .
Giờ đây, nhóm nghiên cứu tại Đại học Erlangen-Nuremberg (FAU), Đức đã thêm một bộ phận máy quan trọng khác vào danh sách, đó là bánh răng. Thiết bị gồm hai bộ phận lồng vào nhau, bao gồm một phân tử triptycen có cấu trúc tương tự cánh quạt và vuông góc với nó là một phần của phân tử thioindigo hoạt động giống như chiếc đĩa.
Chúng kết hợp với nhau hoạt động giống như một cặp bánh răng, truyền và giảm chuyển động. Cặp bánh răng có tỷ số truyền 2:3, nên khi đĩa quay 180 độ, cánh quạt chỉ quay 120 độ. Toàn bộ thiết bị chỉ chứa 71 nguyên tử và dài 1,6 nanomet, khiến nó trở thành bánh răng làm việc nhỏ nhất thế giới. Hệ thống có thể được bật và tắt dễ dàng bằng cách sử dụng ánh sáng. Đây là lần đầu tiên bánh răng phân tử cho phép điều khiển trực tiếp như vậy thay vì chỉ chuyển động một cách thụ động.
Nhóm nghiên cứu cho biết, bánh răng quang học phân tử mới giúp máy móc phân tử trở nên linh hoạt hơn, mở đường cho những hệ thống bánh răng kích thước nano mới có thể truyền chuyển động qua khoảng cách dài hơn, theo các hướng khác nhau và với tốc độ khác nhau, giống như loại bánh răng kích thước lớn.