โดย เพซาค เบนสัน • 9 พฤศจิกายน 2026

เยรูซาเล็ม, 9 พฤศจิกายน 2026 (TPS-IL) — ความร่วมมือทางวิทยาศาสตร์ระหว่างอิสราเอลและอินเดียได้เปิดเผยความเชื่อมโยงที่ไม่เคยเป็นที่รู้จักมาก่อนระหว่างการเคลื่อนที่เชิงกลและไฟฟ้า โดยแสดงให้เห็นว่าการหมุนของโมเลกุลเดี่ยวสามารถเพิ่มความสามารถในการนำกระแสไฟฟ้าได้มากถึง 100 เท่า

งานวิจัยนี้ได้รับแรงบันดาลใจจากเกลียวอาร์คิมิดีส (Archimedes screw) ซึ่งเป็นกลไกโบราณที่ประกอบด้วยใบพัดเกลียวพันรอบแกนกลาง สิ่งประดิษฐ์นี้ถูกคิดค้นขึ้นเมื่อกว่า 2,000 ปีก่อนเพื่อใช้ยกน้ำ และปัจจุบันยังคงถูกใช้งานอยู่ในโรงไฟฟ้าพลังน้ำบางแห่ง ทีมนักวิจัยได้สาธิตหลักการนี้ในระดับโมเลกุล โดยให้โมเลกุลรูปเกลียวหมุน และการหมุนนี้เองทำให้มันกลายเป็นตัวนำไฟฟ้าที่ดีขึ้น

แม้ว่าการค้นพบนี้จะยังไม่นำไปสู่การประยุกต์ใช้เชิงพาณิชย์ในทันที แต่ก็อาจเปิดโอกาสใหม่ๆ ในการออกแบบอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ระดับโมเลกุลที่การเคลื่อนที่เชิงกลช่วยควบคุมการไหลของกระแสไฟฟ้า

นักวิจัยที่สถาบันวิทยาศาสตร์ไวซ์มันน์ของอิสราเอลและพันธมิตรระหว่างประเทศพบว่า กระแสไฟฟ้าสามารถทำให้โมเลกุลรูปเกลียวเริ่มหมุนได้ ในขณะที่การหมุนเองก็ทำให้อิเล็กตรอนเคลื่อนที่ผ่านได้ง่ายขึ้น เมื่อโมเลกุลเปลี่ยนจากการเคลื่อนที่แบบติดๆ ดับๆ มาเป็นการหมุนอย่างต่อเนื่อง กระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านโมเลกุลก็สามารถเพิ่มขึ้นได้มากถึง 100 เท่า

งานวิจัยที่ตีพิมพ์เมื่อวันจันทร์ในวารสาร *Nature* ซึ่งผ่านการทบทวนโดยผู้ทรงคุณวุฒิ นำโดย ดร. อานิล กุมาร์ ซิงห์ (Dr. Anil Kumar Singh) นักวิจัยชาวอินเดียที่ทำการทดลองดังกล่าวในฐานะนักวิจัยหลังปริญญาเอกในห้องปฏิบัติการของ ศ. โอเรน ทาล (Prof. Oren Tal) ที่สถาบันไวซ์มันน์ ปัจจุบันซิงห์ดำรงตำแหน่งคณาจารย์ที่สถาบันเทคโนโลยีแห่งอินเดีย มัทราส (IIT Madras)

ความร่วมมือระดับนานาชาตินี้ยังรวมถึงนักวิจัยจากมหาวิทยาลัยเอาก์สบวร์กในเยอรมนี มหาวิทยาลัยโคเปนเฮเกนในเดนมาร์ก และมหาวิทยาลัยวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีหัวจงในจีน

โมเลกุลที่กำลังหมุน

ทีมวิจัยภายใต้การดูแลของทาล จากภาควิชาฟิสิกส์เคมีและชีวภาพของสถาบันไวซ์มันน์ ได้วางโมเลกุลรูปเกลียวเดี่ยวไว้ระหว่างขั้วไฟฟ้าทองคำสองขั้ว ภายใต้สภาวะห้องปฏิบัติการที่เย็นจัดเป็นพิเศษ ณ อุณหภูมิใกล้ศูนย์สัมบูรณ์

เมื่อคณะนักวิจัยป้อนแรงดันไฟฟ้า พวกเขาสังเกตเห็นการแกว่งซ้ำๆ ของกระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านโมเลกุล รูปแบบดังกล่าวระบุว่าโมเลกุลกำลังหมุนไปในทิศทางหนึ่ง และเมื่อกลับทิศทางของกระแสไฟฟ้า รูปแบบก็กลับตรงกันข้าม ซึ่งแสดงว่าโมเลกุลกำลังหมุนไปในทิศทางตรงกันข้าม

จากนั้นคณะนักวิจัยได้เพิ่มแรงดันไฟฟ้าและสังเกตเห็นการเปลี่ยนแปลงอย่างมาก เมื่อแรงดันไฟฟ้าผ่านเกณฑ์ระดับหนึ่ง กระแสไฟฟ้าที่ผ่านโมเลกุลก็พุ่งสูงขึ้นถึง 100 เท่า

การคำนวณแสดงให้เห็นว่าการเพิ่มขึ้นนี้เกิดขึ้นเมื่อโมเลกุลเปลี่ยนจากการเคลื่อนไหวแบบสะดุด เป็นช่วงๆ หรือติดๆ ดับๆ ไปสู่การหมุนอย่างต่อเนื่อง การเคลื่อนไหวที่ราบรื่นขึ้นช่วยให้อิเล็กตรอนผ่านได้ง่ายขึ้น ส่งผลให้โมเลกุลกลายเป็นตัวนำไฟฟ้าที่ดีขึ้นอย่างมาก

“ข้อค้นพบนี้แสดงถึงหลักการทำงานใหม่สำหรับเครื่องจักรระดับโมเลกุล นั่นคือ กระแสไฟฟ้าเป็นตัวขับเคลื่อนโมเลกุล ในขณะที่การหมุนของโมเลกุลช่วยปรับปรุงการนำไฟฟ้า ดังนั้นที่แรงดันไฟฟ้าเดียวกัน จึงสามารถมีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านได้มากขึ้น” ทาลกล่าว

ทีมวิจัยยังค้นพบอีกว่า ขีดเริ่มเปลี่ยนของแรงดันไฟฟ้าที่กระตุ้นให้เกิดการเพิ่มขึ้นของกระแสไฟฟ้านั้น สามารถปรับแต่งได้โดยการเปลี่ยนรูปร่างของโมเลกุล

“นอกจากนี้ เรายังค้นพบว่าสามารถควบคุมขีดเริ่มเปลี่ยนที่กระแสไฟฟ้าเริ่มเพิ่มขึ้นได้โดยการยืดหรือบีบอัดโมเลกุล คล้ายกับการเปลี่ยนมุมของใบพัดกังหัน” ทาลกล่าว

เพื่อบรรลุสิ่งนี้ คณะนักวิจัยได้ปรับระยะห่างระหว่างขั้วไฟฟ้าทองคำในระดับที่น้อยกว่า 0.1 นาโนเมตร (หนึ่งในสิบล้านส่วนของเมตร) ซึ่งเป็นการยืดหรือบีบอัดโมเลกุลที่อยู่ระหว่างขั้วไฟฟ้าทั้งสอง

ในที่สุดแล้ว ข้อค้นพบนี้อาจมีส่วนช่วยในการพัฒนาสวิตช์อิเล็กทรอนิกส์ระดับโมเลกุล เซนเซอร์ที่มีความไวสูง และเครื่องจักรระดับโมเลกุลที่ผสมผสานการเคลื่อนที่เชิงกลเข้ากับการควบคุมทางไฟฟ้า เนื่องจากสภาพการนำไฟฟ้าของโมเลกุลตอบสนองต่อการหมุนของตัวมันเอง และแรงดันไฟฟ้าที่กระตุ้นให้เกิดการเปลี่ยนแปลงสามารถปรับได้โดยการยืดหรือบีบอัดโมเลกุล หลักการนี้จึงอาจช่วยให้วิศวกรพัฒนาชิ้นส่วนขนาดเล็กจิ๋วที่สามารถแปลงการเปลี่ยนแปลงเชิงกลเพียงเล็กน้อยให้เป็นสัญญาณไฟฟ้าได้