Meine Merkliste
my.chemie.de  
Login  

Molekulare Motoren: Rotation auf der Achterbahn

Chemiker entwickeln ersten molekularen Motor, der eine achtförmige Bewegung ausführen kann

04.10.2019

Molekulare Motoren wandeln extern zugeführte Energie in gezielte Drehbewegungen um und sind damit eine wichtige Grundlage für zukünftige Anwendungen in der Nanotechnologie. Die ersten derartigen Motoren wurden in den späten 1990er-Jahren entwickelt, seither hat sich eine wachsende Zahl unterschiedlicher Systeme etabliert. Ein Spezialist auf diesem Gebiet ist der LMU-Chemiker Dr. Henry Dube, der nun mit seinem Doktoranden Aaron Gerwien einen wichtigen Durchbruch geschafft hat: Wie die Wissenschaftler im Fachmagazin Nature Communications berichten, ist es ihnen gelungen, einen molekularen Motor zu entwickeln, der eine bisher unerreicht komplexe Bewegung auf einer achtförmigen Bahn ausführen kann.

Alle von Dube entwickelten molekularen Motoren basieren auf derselben Molekülklasse, sogenannten Hemithioindigo-Farbstoffen, die die Wissenschaftler chemisch modifizieren. Die Bewegung entsteht, in dem die Motoren auf verschiedene Weise um chemische Bindungen innerhalb des Moleküls rotieren. „Alle bisher bekannten molekularen Motoren konnten sich aber nur linear bewegen oder im Kreis drehen“, sagt Dube. Den neuen Motor entdeckten die Wissenschaftler, als sie eine sogenannte Julolidin-Gruppe einfügten, um die Schalteigenschaften ihrer Motoren zu verbessern. „Experimentell haben wir dann herausgefunden, dass dadurch diese völlig neuartige Bewegung hervorgerufen wird“, sagt Dube. „Vermutlich hängt das damit zusammen, dass Julolidin ein sehr starker Elektronendonor ist.“

Insgesamt verläuft die achtförmige Bewegung des neuen Motors in vier Schritten, die abwechselnd durch Licht und durch thermische Energie – also durch Wärme – angetrieben werden. Die thermischen Schritte induzieren dabei eine sogenannte Hula-Twist-Rotation, durch die eine Strukturänderung erfolgt, die das Rücklaufen der Bewegung verhindert. Ein weiterer Vorteil des Motors ist, dass die lichtgetriebenen Schritte durch grünes Licht induziert werden können, also etwa durch Bestrahlung mit grünen LEDs. Grünes Licht ist viel energieärmer als UV- oder Blaulicht, mit dem die meisten bisherigen Motoren angetrieben werden. Sein Einsatz beeinflusst die Umgebung des Motors daher weniger als energiereicheres Licht, durch das beispielsweise chemische Bindungen gespalten werden könnten. Die Wissenschaftler sind überzeugt, dass ihr neues Antriebssystem die Möglichkeiten molekularer Maschinen deutlich erweitern und der Nanotechnologie neue Anwendungen eröffnen wird.

Fakten, Hintergründe, Dossiers
Mehr über LMU
  • News

    Fünfmal effektivere Formaldehyd-Herstellung mit Machine Learning

    Umwelt- und ressourcenschonende Verfahren zur industriellen Produktion chemischer Substanzen sind gesucht. LMU-Forscher haben eine neue Methode entwickelt, die dazu einen wichtigen Beitrag leisten kann. Formaldehyd gehört zu den wichtigsten Grundstoffen der chemischen Industrie und dient a ... mehr

    Luftig leichte Iridium-Elektrode

    Das Edelmetall Iridium ist bestens für die Gewinnung von Wasserstoff per Elektrolyse geeignet – und enorm teuer. Richtig sparen kann man mit einer neuen Elektrode aus hochporösem Material, die bereits mit einem Hauch Iridiumoxid hervorragende Ergebnisse erzielt. Das Motto einer besonders ef ... mehr

    Ultraschneller Blick in die Photochemie der Atmosphäre

    Kleinste Phänomene im Nanokosmos bestimmen unser Leben. Vieles, was wir in der Natur beobachten, beginnt als elementare Reaktion von Atomen oder Molekülen auf den Einfluss von Strahlung. Einen dieser Prozesse hat das Team um Professor Matthias Kling und Dr. Boris Bergues vom Labor für Attos ... mehr

  • q&more Artikel

    Code erkannt

    Der genetische Code codiert alle Informationen, die in jeder Zelle für die ­korrekte Funktion und Interaktion der Zelle mit der Umgebung notwendig sind. Aufgebaut wird er aus vier unterschiedlichen Molekülen, den so genannten ­kanonischen Watson-Crick-Basen Adenin, Cytosin, Guanin und Thymi ... mehr

  • Autoren

    Prof. Dr. Thomas Carell

    Thomas Carell, Jg. 1966, studierte Chemie und fertigte seine Doktorarbeit am Max-Planck Institut für Medizinische Forschung unter der Anleitung von Prof. Dr. Dr. H. A. Staab an. Nach einem Forschungs-aufenthalt in den USA ging er an die ETH Zürich in das Laboratorium für Organische Chemie u ... mehr

Ihr Bowser ist nicht aktuell. Microsoft Internet Explorer 6.0 unterstützt einige Funktionen auf Chemie.DE nicht.