Para ilmuwan berhasil mengembangkan mesin empat langkah berukuran super-kecil bertenaga matahari. Motor ini begitu kecil, sehingga sekitar 3,8 juta buah dapat berbaris selebar diameter koin. Mesin berskala nanometer ini juga tidak menghasilkan polusi.
Setiap mesin hanya berukuran panjang 5 nanometer berbentuk seperti makaroni. Masing-masing memiliki sebuah struktur berbentuk cincin yang mengelilingi struktur tegak dan bergerak maju mundur mirip piston di mesin pembakaran.
Energi dalam bentuk foton yang diperoleh dari sinar matahari akan bereaksi dengan bagian pangkal molekul yang membentuk struktur mesin untuk mengatur proses mesin empat langkah. Sebuah elektron dari bagian tersebut akan dikirim ke sepanjang molekul sehingga mencapai bagian struktur berbentuk cincin. Hal tersebut menyebabkan struktur cincin bergerak maju sepanjang 1,3 nanometer.
Elektron tersebut akan kembali ke bagian pangkal sehingga struktur kembali ke kondisi asal. Hal tersebut menyebabkan struktur cincin juga kembali ke tempatnya semula. Satu proses ’pembakaran’ ini berlangsung dalam 100 mikrodetik.
Setiap langkah mirip dengan fungsi mekanik pada mesin empat langkah yang banyak digunakan pada motor dan mobil, dari injeksi bahan bakar, pembakaran, pergeseran piston, pembuangan gas, dan pergeseran kembali piston ke posisi semula. Hanya saja, dalam proses berskala nanometer ini, yang dibuang adalah elektron, bukannya gas sisa pembakaran.
Cara kerja mirip mesin empat langkah diperlihatkan oleh molekul disebut rotaxane yang terbentuk secara alami. Ia juga bekerja secara otomatis sehingga akan terus bekerja selama ada energi yang memasoknya.
Molekul dapat bekerja dalam bentuk tunggal maupun berkelompok. Mesin super-kecil ini dapat bekerja pada frekuensi tinggi. Pada lingkungan yang mendukung, dapat bekerja stabil hingga 1.000 kali siklus dan memiliki efisiensi 2 hingga 12 persen.
Meskipun masih tidak terlalu efisien dibandingkan mesin pada umumnya, para peneliti melihat potensinya karena bekerja dengan tenaga matahari yang diperoleh secara gratis. Hasil penelitian ini dijelaskan dalam Proceedings of the National Academy of Sciences edisi online.
