Молекулярные роторы (molecule rotor) – один из интересных примеров наноэлектромеханических систем (NEMS). К ним относят молекулы, способные вращаться под действием внешних полей. Также возможен вариант, когда одна часть молекулы вращается относительно другой, которая при этом выступает в качестве якоря, удерживая устройство на субстрате. Такой принцип построения молекулярных машин дает ряд преимуществ для их исследования (возможно применение богатого арсенала поверхностных методов анализа) и контролируемого управления.
Идеальными кандидатами для реализации предложенной модели являются производные диферроцена Fc–(CH2)n–Fc (diFc–n), которые представляют собой две молекулы ферроцена (Fc), соединенные углеводородной цепочкой. Однако, чтобы такая цепочка «прижилась» на поверхности, её необходимо модифицировать, удалив одно из циклопентадиенильных колец с одного из Fc-фрагментов. Подобная активация (например, термическим путем – отжиг подложки при 400К после нанесения органических молекул) немедленно влечет за собой многократное увеличение энергии связи с поверхностью (в случае Cu(110) от 0,6 до 3,66 эВ), что позволяет элементам мотора прочно удерживаться на подложке.
Под иглой сканирующего туннельного микроскопа (STM) молекулярные вихри представляют собой вращающиеся структуры высотой 0,2нм и радиусом вращения 2,1нм (в случае diFc–14). Термическая активация нановихрей наблюдается при температурах порядка 40К. При охлаждении образца ниже этой отметки большинство молекул застывает на поверхности или демонстрирует слабые вибрации около исходных позиций. Причем, чем длиннее углеводородная цепь, тем большая температура требуется для активации. Кроме того, возможна частичная замена ферроцена на другие функциональные группы. Так, «заякорить» молекулу можно при помощи тиольной группы, а на вращающийся конец молекулярного вихря "прицепить" атом йода или CH2-группу с тройной связью.
