חוקרים ממכון ויצמן למדע ומאוניברסיטאות באירופה ובסין הצליחו להניע מולקולה אחת בצורה המזכירה בורג זעיר, לשלוט בכיוון הסיבוב באמצעות זרם חשמלי ולגרום לשינוי דרמטי ביכולת שלה להוליך חשמל. במחקר שפורסם ב־22 באוקטובר 2026 בכתב העת Nature, הראו המדענים שכאשר המולקולה מתחילה להסתובב באופן רציף, הזרם העובר דרכה יכול לגדול עד פי מאה. מדובר בממצא בסיסי בתחום המכונות המולקולריות — ולא במנוע מסחרי מוכן לשימוש.

תמונה ראשית: ציוד מחקר במעבדה — צילום להמחשה, לא תיעוד ניסוי מכון ויצמן.

חמישה דברים שצריך לדעת

• החוקרים הציבו מולקולה אורגנית אחת בעלת מבנה סלילי בין שתי אלקטרודות זהב זעירות.
• הפעלת מתח גרמה לתנועה סיבובית בכיוון מוגדר; החלפת קוטביות המתח הפכה את כיוון הסיבוב.
• מעל רף מתח מסוים, נרשמה עלייה של עד פי מאה בזרם החשמלי דרך המולקולה, בהתאם למצב הניסוי.
• אפשר היה להשפיע על נקודת המעבר באמצעות מתיחה או דחיסה זעירה של המולקולה.
• הניסויים נערכו בטמפרטורה קרובה לאפס המוחלט, ולכן יישומים מעשיים בטמפרטורת חדר עדיין דורשים מחקר.

איך בורג בן 2,000 שנה הפך להשראה לניסוי?

"בורג ארכימדס" הוא מתקן עתיק המבוסס על להב סלילי המסתובב סביב צירו כדי להעביר מים ממקום נמוך לגבוה. החוקרים השתמשו בהשראה הגאומטרית הזו כדי לבנות מכונה ברמת מולקולה בודדת. המערכת החדשה אינה שואבת מים; בדומה לטורבינה, זרם האלקטרונים מפעיל תנועה של מבנה סלילי זעיר.

על פי הודעת מכון ויצמן, המולקולה הוחזקה בין קצות שתי אלקטרודות זהב, והחוקרים שינו את המרחק ביניהן בדיוק של פחות מעשירית ננומטר. שינוי זעיר כזה אפשר למתוח או לדחוס את המבנה ולהשפיע על האופן שבו הוא מגיב למתח חשמלי.

מה גילו החוקרים כשהגדילו את המתח?

תחילה זיהו החוקרים שינויי זרם מחזוריים שהעידו על תנועה סיבובית בשלבים. כאשר הפכו את קוטביות המתח, סדר האירועים השתנה בהתאם לכיוון הסיבוב ההפוך. מעל סף מתח מסוים, הזרם גדל בחדות, לעיתים עד פי מאה. חישובים תיאורטיים הצביעו על כך שהמולקולה עברה ממצב של סיבובים מדורגים למצב של תנועה רציפה, ובכך פתחה מסלולים נוחים יותר למעבר אלקטרונים.

המחקר פורסם תחת הכותרת Current-Driven Molecular Machine with Rotation-Enhanced Conductance. חשוב להבחין בין הגברת זרם חשמלי במבנה ניסויי לבין טענה שפיתחו רכיב אלקטרוני שצורך פחות אנרגיה בכל שימוש. היעילות המעשית של התקנים עתידיים עדיין לא נבחנה.

מי עמד מאחורי הפרויקט?

הניסויים הובלו במכון ויצמן בידי ד"ר אניל קומאר סינג, שעבד במעבדתו של פרופ' אורן טל מהמחלקה לפיזיקה כימית וביולוגית. קבוצתו של פרופ' מיכאל פיטלקוב מאוניברסיטת קופנהגן סינתזה את המולקולות. חוקרים מאוניברסיטת אאוגסבורג בגרמניה, מהמכון ע"ש נילס בוהר בדנמרק ומאוניברסיטת חואז'ונג בסין סייעו בהסברים התיאורטיים ובחישובים.

לפי אוניברסיטת קופנהגן, מדובר באחד הצעדים המשמעותיים בניסיון לשלוט במכונות מולקולריות שמבצעות תנועה מכנית על פי אות חשמלי. הכיוון המדויק והיכולת להשפיע על מהירות הסיבוב חשובים משום שמערכות זעירות נוטות בדרך כלל לסבול מתנועה אקראית ומקושי בשליטה.

מה עוד חסר לפני שמכונות כאלה יוכלו לעבוד בעולם האמיתי?

הניסוי נערך בתנאים מיוחדים של טמפרטורה נמוכה במיוחד ובמגעים חשמליים מבוקרים. כדי להגיע לרכיב מעשי יצטרכו החוקרים להראות פעולה אמינה גם בתנאים פחות קיצוניים, יציבות לאורך זמן, אפשרות לייצור המוני ושילוב עם רכיבים אחרים. לכן אין בסיס לקבוע שתגלית זו תחליף בקרוב שבבים, מנועים או מערכות קירור קיימות.

הפוטנציאל הרחוק יותר כולל התקנים ננומטריים שמתמרנים תנועה והולכת חשמל בקנה מידה שקשה להשיג באמצעים מכניים רגילים. המשמעות המדויקת תלויה במחקרים הבאים, ולא בהכרזה על מוצר מסחרי.

הזווית הישראלית

הניסוי המרכזי נערך במכון ויצמן ברחובות וממחיש את תרומתו של המחקר הבסיסי בישראל לפיזיקה ולכימיה של חומרים. הוא נשען גם על שיתוף פעולה בינלאומי: ייצור המולקולות, המדידות והמודלים התיאורטיים התבצעו בין כמה מעבדות ומדינות. ההישג מדעי משמעותי בפני עצמו, גם אם יישומים תעשייתיים עדיין רחוקים.

להמשך קריאה: הכתבה שלנו על נובל לכימיה ומולקולות־מראה והמחקר על זיהוי מולקולות ומבנים כיראליים בחקר חיי מראה. מדובר בתחומי מחקר שונים, אך שניהם מדגישים את החשיבות של צורת המולקולה לתכונותיה.

אחרי מה לעקוב?

החוקרים יבקשו לבדוק אם אפשר לשחזר את התופעה בטמפרטורות גבוהות יותר, עם חומרים נוספים ובמערכות שאינן דורשות קצות אלקטרודות מיוחדים. השלב הזה יקבע האם המכונה המולקולרית תהפוך מאבן דרך מדעית גם לרכיב שימושי.

מקורות: מאמר Nature מ־22 באוקטובר 2026, הודעת מכון ויצמן והודעת אוניברסיטת קופנהגן מ־23 באוקטובר. הכתבה הוכנה ב־2 בנובמבר 2026.