"Bonnane" als Grundbaustein ultrakleiner Maschinen

Ein Molekül zu Ehren Bonns

03.01.2007

Eine Achse, auf der zwei miteinander verbundene Reifen sitzen, dazu an jedem Ende ein Stopper, der verhindert, dass die Reifen herunterfallen: So sieht ein Molekül aus, das einst als Grundbaustein für ultrakleine Motoren dienen könnte. Chemiker der Universität Bonn haben es in achtjähriger Arbeit synthetisiert. Ihr Werk dürfte Bonn in Chemikerkreisen weltweit noch bekannter machen: Die Schöpfer haben die neue Molekülklasse auf den Namen "Bonnane" getauft - nach dem Ort, wo sie das Licht der Welt erblickte.

Acht Jahre hat die Arbeitsgruppe des emeritierten Chemie-Professors Fritz Vögtle in die Entwicklung einer Synthese-Strategie gesteckt - ein internationaler Kraftakt, an dem beispielsweise auch Arbeitsgruppen aus Japan und Humboldt-Stipendiaten aus China, Iran und der Ukraine beteiligt waren. Resultat ist eine Art "Kochrezept": Wer sich daran hält, kann das Bonnan in einer Reihe von Schritten nachbauen. "In diesem Rezept steckt ziemlich viel Arbeit", betont Vögtles Mitarbeiterin Dr. Frauke Schelhase. "Beispielsweise mussten wir 'Reifen' konstruieren, die gewissermaßen von selbst auf die Achse gleiten."

Das Molekül baut sich aus verschiedenen Einzelteilen selbst zusammen. Triebfeder dafür sind die so genannten "supramolekularen Wechselwirkungen" - im Prinzip nichts anderes als schwache Anziehungs- oder Abstoßungskräfte zwischen den Bauteilen, die dafür sorgen, dass sie sich - wie von einer Schablone ausgerichtet - richtig zueinander orientieren.

In dem Bonnan sitzen zwei Reifen nebeneinander auf einer Achse. Eine Querstrebe zwischen ihnen sorgt dafür, dass sie sich synchron zueinander bewegen. Vor allem diese Querstrebe erforderte die ganze Kunst der Chemiker: Schließlich sollte sie später genau an der richtigen Stelle sitzen. Dank ihr lassen sich nun jedoch sogar so komplizierte Gebilde wie "molekulare Kupplungen" bauen: "Wenn wir eine kleinere Molekülscheibe auf die Achse fädeln und sie zwischen den beiden Reifen einklemmen, wird sie sich wie eine Kupplungsscheibe mitdrehen", erklärt Professor Vögtle. "In spätestens zehn Jahren gibt es den synthetischen molekularen Motor", ist er überzeugt. "Das ist keine Vision mehr, sondern hoch aktuelle Forschung." Die Natur hat es schon vorgemacht: Dort gibt es schon biologische Motoren, die etwa die rotierenden Geißeln der Bakterien antreiben.

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