Alle thema's

Moleculaire motor met twee wielen op één as

Deze publicatie is onderdeel van het thema: Leven bouwen met moleculen

Groningse chemici hebben een nieuw type moleculaire motor ontworpen. Het bestaat uit twee groepen, verbonden via een centrale ‘as’ die in een tegenovergestelde richting draaien, net als de wielen van een auto. Het resultaat lijkt ideaal voor een nanotransportsysteem.

door

Lexus is dashboard

Als je vanachter het stuur naar links kijkt, draait het voorwiel van een rijdende auto met de klok mee. Kijk naar rechts en het wiel beweegt tegen de klok in. Boivie

Het klinkt misschien raar, maar vanuit de bestuurder gezien draaien de wielen aan de linker- en rechterkant van een auto in tegenovergestelde richting. Bij een auto die vooruit rijdt, draait het linker voorwiel met de klok mee en het rechter voorwiel tegen de klok in. Dit is de basisconstructie van een nieuw type moleculaire motor, afkomstig uit het laboratorium van Ben Feringa, hoogleraar organische chemie in Groningen. In 1999 was hij de maker van de eerste door licht aangedreven synthetische moleculaire motor.

Symmetrische motor

“Om een moleculaire motor nuttig werk te laten verrichten, moet je de draairichting kunnen controleren”, vertelt Feringa. Tot nu toe gebeurde dat door gebruik te maken van zogeheten chirale moleculen. Deze bestaan uit twee delen die elkaars spiegelbeeld zijn, zoals een linker- en rechterhand. De twee delen zijn op een punt verbonden. “Het motormolecuul is dus asymmetrisch, en die ongelijkheid tussen beide helften bepaalt de draairichting”, legt Feringa uit.

In Nature Chemistry presenteert het onderzoeksteam van Feringa voor het eerst een symmetrisch molecuul dat ook een gecontroleerde draairichting heeft. “Deze symmetrische motor, die net als onze andere motoren door licht wordt aangedreven, heeft twee rotatieassen en twee roterende delen”, aldus Feringa.

20151013 motor2

Het symmetrische molecuul heeft twee delen die, bezien vanuit het middenstuk, in tegenovergestelde richting draaien. Groep Ben Feringa

De assen zitten vast aan een middenstuk. Ook dat middenstuk is symmetrisch, op één enkel koolstofatoom na. Daar zitten twee verschillende groepen aan die er voor zorgen dat beide roterende delen een tegengestelde richting uit draaien, bezien vanuit dat middenstuk.

Nanotransport

Net als bij een auto betekent dit dat de twee ‘wielen’ het molecuul dezelfde kant op laten gaan. “Deze vondst biedt een prachtig perspectief om autonome beweging op nanoschaal te realiseren zoals transport over een nanoweggetje in een vooraf bepaalde richting”, legt Feringa uit. “We zijn momenteel in ons lab bezig om deze vorm van nanotransport tot werkelijkheid te maken.”

Bron:

  • Kistemaker e.a. Unidirectional rotary motion in achiral molecular motors. Nature Chemistry. Online publicatie op 12 oktober 2015. doi:10.1038/nchem.2362