Molekulare Maschinen
Lichtgesteuertes Mini-Zahnrad
Nur 1,6 Nanometer, etwa einen 50.000stel der Dicke eines menschlichen Haares, ist es groß: das kleinste angetriebene Zahnrad der Welt. Entwickelt wurde es von Forschenden der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU). Es ist das erste molekulare Zahnrad, das sich gezielt steuern lässt, wie das Team um Professor Henry Dube in der Fachzeitschrift "Nature Chemistry" berichtet.
Das Getriebe bestehe aus zwei Komponenten, die miteinander verzahnt und aus lediglich 71 Atomen zusammengesetzt seien. Der eine Teil ist demnach ein Triptycen-Molekül, dessen Struktur an einen Propeller oder ein Schaufelrad erinnert. Bei der zweiten Komponente handele es sich um ein flaches Fragment eines Thioindigo-Moleküls ähnlich einer kleinen Platte. Drehe sich die Platte um 180 Grad, werde der Propeller nur um 120 Grad weitergedreht und so entstehe eine 2:3-Übersetzung.
Aktiviert und gesteuert wird das Nano-Getriebe, wie die Forschenden erläutern, durch Licht. Durch die Lichtenergie angetrieben, bewegten sich das flache Fragment und der Triptycen-Propeller zur gleichen Zeit gekoppelt miteinander. Wärme alleine reicht nicht aus, um die Zahnradbewegung zu erzeugen, wie das FAU-Team herausfand.
Die Miniaturisierung ist eine Grundlage dafür, dass sich moderne Technologien weiterentwickeln und größere Leistungen in kleineren Geräten möglich werden, etwa in Notebooks, Smartphones und Endoskopen. Mittlerweile arbeitet die Forschung im Nanobereich, an Schaltern, Rotoren oder Motoren, die nur aus wenigen Atomen bestehen, um sogenannte molekulare Maschinen zu bauen. Versuche ein Zahnrad auf molekularer Ebene herzustellen scheiterten bisher an der Steuerung: Die Ergebnisse bewegten sich nur passiv zufällig vor und zurück.
aktualisiert am 09.05.2022 um 16.16 Uhr, zuerst veröffentlicht am 25.04.2022
cpy
