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Nanotechnik : Motoren im Nanoformat

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Forscher der Universität Groningen haben die kleinsten Motoren der Welt entworfen, sie bestehen nur aus 60 Atomen. Licht und Wärme treiben die organischen Propeller an.

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          Den weltweit kleinsten Motor haben niederländische Forscher von der Universität in Groningen ersonnen. Wie Ben Feringa und seine Kollegen in der Zeitschrift „Nature“ berichten, besteht der Winzling aus einem zweigeteilten organischen Molekül.

          Dabei handelt es sich um ein Alken, das von rund 60 Atomen gebildet wird. Der Aufbau des Molekülmotors ist simpel: Ein Rotor, ein Stator und eine Achse sind die Hauptbestandteile.

          Ultraviolettes Licht und Wärme als Antreiber

          Der obere Teil des Alkens, der Rotor, dreht sich wie ein Windrad um die zentrale Doppelbindung, die die Achse formt. Der untere Teil des Moleküls, der Stator, ist fest auf einer Unterlage fixiert. Der Propeller, der aus drei Kohlenstoffringen besteht, beginnt zu rotieren, sobald man ultraviolettes Licht einstrahlt und Wärme zuführt. Damit die Rotation immer nur in ein und dieselbe Richtung erfolgt, ist der Rotor mit einer Art Sperrklinke in Form einer funktionellen Gruppe ausgestattet.

          Die Forscher haben den unteren Teil des Motors mit zwei Thiolgruppen versehen, die mit ihren Schwefelatomen an der Goldoberfläche haften. So ist gewährleistet, daß die zugeführte Energie im Alken-Molekül verbleibt und nicht einfach an das Gold weitergeleitet wird.

          Erste Molekülmotoren mit chemischem Antrieb

          Wozu die winzigen Motoren eines Tages zu gebrauchen sind, ist noch reine Spekulation. Vielleicht bilden sie die Antriebe von kleinen Maschinen, die eines Tages Medikamente in den Blutbahnen des Körpers transportieren.

          Ein erster Schritt in diese Richtung ist bereits gelungen: Feringa und seine Kollegen haben ihre Motoren an nanometergroße Goldpartikeln geheftet, die in einer Lösung schwimmen. Weil es für viele Anwendungen aber recht umständlich ist, den Rotor mit Licht in Bewegung zu setzten, haben die Forscher erste Molekülmotoren entwickelt, die mit chemischer Energie betrieben werden können. Die Energie stammt von einer aufgebrochenen chemischen Bindung.

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