Hace más de dos mil años, Arquímedes ideó una máquina con forma de tornillo que sube agua al girar una espiral dentro de un cilindro. Hoy un equipo internacional ha llevado ese mismo principio hasta su límite físico: la pieza móvil de su motor es una sola molécula. En lugar de bombear agua, los electrones recorren la espiral y ponen a girar la molécula entera.
El trabajo se publicó en Nature el 1 de noviembre de 2026 y se presenta como el primer motor molecular impulsado por corriente eléctrica, unido de forma rígida a dos electrodos metálicos y con un sentido de giro controlable. Ya en 2011 se habían construido motores moleculares eléctricos, pero aquellos descansaban sobre una superficie y había que empujarlos con la punta de un microscopio de efecto túnel.
La molécula espiral tiene nombre: heliceno. Sus extremos llevan átomos de azufre, y el azufre se une con fuerza al oro, lo que permite suspender una única molécula como un puente minúsculo entre dos puntas de oro afiladas hasta dimensiones atómicas. El diseño químico salió del grupo dirigido por Michael Pittelkow en la Universidad de Copenhague.
Quien montó la molécula y la vio moverse fue el equipo de Oren Tal y Anil Kumar Singh en el Instituto Weizmann de Ciencias, en Israel. Colocaron moléculas individuales entre dos puntas de oro y estiraron o comprimieron la unión modificando la separación. Todo el montaje se enfrió a 4,2 kelvin, apenas cuatro grados por encima del cero absoluto, para que el movimiento térmico no borrara la señal.
El mecanismo resulta casi intuitivo: al circular por la espiral, los electrones ceden su momento angular a la molécula y ejercen una fuerza de torsión que la hace girar, igual que una corriente de aire hace girar una turbina. Que gire en un sentido o en el otro depende de si la hélice es dextrógira o levógira.
Lo importante es el control. Por encima de cierto umbral de voltaje, el movimiento pasa de saltos discretos a rotación continua; si se invierte la polaridad, se invierte también el sentido. Dicho de otro modo: la dirección no está fijada de antemano, se marca con electricidad, igual que se regula el caudal de una tubería.
Pero el hallazgo que llamó la atención fue otro, y llegó por sorpresa: mientras gira, la molécula conduce la electricidad mucho mejor que en reposo, hasta cien veces más. En reposo tiende a instalarse en ciertas configuraciones; la rotación la arrastra por las geometrías en las que el transporte de carga resulta más fácil.
Un grupo de la Universidad de Augsburgo dirigido por Fabian Pauly, con los doctorandos Léon Martin y Yuta Ito, ejecutó simulaciones de mecánica cuántica en el supercomputador LiCCA para precisar el mecanismo. Martin lo explicó de forma muy gráfica: justo las posiciones que la molécula evita cuando está quieta son las que mejor conducen, y solo la rotación las hace accesibles.
El marco teórico se completó con Per Hedegård, del Instituto Niels Bohr, y Jing-Tao Lü, de la Universidad Huazhong de Ciencia y Tecnología. Cálculo y experimento coincidieron: la molécula pasa de la rotación a saltos a la rotación continua, y la corriente se dispara al mismo tiempo.
El equipo añadió un control que refuerza la conclusión: una molécula recta comparable no mostró ni la señal eléctrica cíclica característica ni el salto de conductividad. Eso apunta directamente al movimiento de la espiral, y no a algún efecto secundario, como origen del aumento.
Comparado con el enfoque de hace una década, la diferencia mayor es que este diseño se basta a sí mismo. Los motores antiguos necesitaban la punta de un microscopio que los empujara; este cuelga dentro de un circuito vivo, donde los electrones a la vez impulsan el giro y sirven de lectura para los científicos. Se comporta más como un actuador diminuto que podría insertarse en un circuito.
Las perspectivas suenan seductoras: interruptores electrónicos a escala molecular, dispositivos que aprovechen el espín del electrón, incluso sistemas microscópicos capaces de manipular fluidos. Y, de paso, ofrece una ventana nueva para observar cómo se entrelazan movimiento y señal eléctrica en el mundo atómico.
El giro más elegante del experimento es conceptual: la electricidad hace moverse a la materia y ese movimiento, a su vez, controla la electricidad. Probablemente Arquímedes nunca imaginó que su tornillo para subir agua volvería a girar dos milenios después entre dos puntas de oro, con el tamaño de una sola molécula.
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