For cirka 140 år siden foreslog en af historiens mest betydningsfulde naturvidenskabelige forskere, James Clerk Maxwell en tænkt situation, som senere har fået øgenavnet ”Maxwell´s demon”.

Maxwell´s demon handler om selektiv udvælgelse af molekyler uden forbrug af ekstern energi. Man kan forestille sig to beholdere adskilt med en væg, hvori der sidder en dør. Ved denne dør sidder en lille demon, som f.eks. kun åbner døren for bestemte molekyler. På den måde vil der efterhånden som tiden går opstå en koncentrationsforskel af molekyler mellem de to beholdere. Man kan forestille sig, at alle molekylerne f.eks. slutteligt befinder sig i den ene beholder, mens den anden beholder er tom.

Dette strider imod termodynamikkens 2. hovedsætning, der siger, at entropien for en ikke-reversibel proces vokser og derved dannes der mere uorden i ens samlede system. I tilfælde af Maxwell´s demon vil entropien falde for vores samlede system, da alle molekylerne pludselig kun befinder sig i den ene beholder. Problemet med dette paradoks kan forklares ved, at der ikke findes nogen ”demon”, som ikke forbruger nogen form for energi. Ved brug af energi, vil der nemlig samlet set ske en forøgelse af entropien.

Skabelsen af Maxwell´s demon har fascineret et utal af forskere. Et forskerteam fra Edinburgh University har for første gang syntetisk fremstillet en molekylær maskine, der kan danne koncentrationsforskelle mellem to rum ligesom Maxwell´s demon. Man kender dog til systemer fra naturen, som har samme evne til udvælgelse af bestemte molekyler. Maskinen, som forskerne fra Edinburgh University har fremstillet, forbruger energi fra bestråling af lys til at udføre opgaven, og bryder derved ikke termodynamikkens 2. hovedsætning.

Dannelsen af sådanne molekylære systemer er utrolig vigtig til forståelsen af de fundamentale mekaniske egenskaber, der er på atomart niveau. Man kan f.eks. ikke bare skalere designet af en bilmotor ned til nanoskala. Her vil den ikke virke, da bl.a. friktion og varmeudvikling er så forskellig fra den makroskopiske til den mikroskopiske skala.

Man kan læse den tekniske forklaring på, hvordan den molekylære maskine, som man har fremstillet på Edinburgh University, er opbygget og virker her.