Geräuschlose, emissionsfreie Fahrzeuge? Europa auf dem richtigen Weg
Niederländische und Schweizer Forscher haben einen Allradfahrzeug entwickelt, das lärm- und abgasfrei ist. Die Studie, die in der Zeitschrift Nature präsentiert wurde, wurde teilweise über das Projekt MOLECULAR MOTORS ("Molecular motors - controlling movement at the nanoscale") finanziert, das durch den Europäischen Forschungsrat (ERC) mit einem Advanced Grant in Höhe von 2,18 Mio. EUR unter dem Siebten Rahmenprogramm unterstützt wird. Die Forscher sagen, dieser Prototyp symbolisiere die Leichtbauweise im extrem. Motoren können chemische, thermische oder elektrische Energie in kinetische Energie umwandeln, um die Bewegung von Waren von Punkt A nach B zu ermöglichen. Mutter Natur macht das Gleiche. Motorproteine wie ??Kinesin und das Muskel-Protein Aktin übernehmen diese Aufgabe. Die Forscher sagen, dass diese Proteine ??in der Regel mit anderen Proteinen entlanggleiten und Adenosintriphosphat (ATP) verbrennen. Wissenschaftler der Universität Groningen, der Universität Twente in den Niederlanden sowie der Eidgenössischen Materialprüfungs-und Forschungsanstalt (EMPA) und der Universität Zürich in der Schweiz entwickelten dieses Nano-Auto, das nur ein Molekül umfasst und auf vier elektrisch getriebenen Rädern in einer fast geraden Linie über eine Kupferoberfläche fährt. Durch die Synthese eines Moleküls aus vier rotierenden Motor-Einheiten, hat das Team Europa einen Schritt näher an die Entwicklung von künstlichen Nano-Transportsystemen gebracht. "Dazu benötigt unser Auto weder Schienen noch Benzin; es läuft mit Strom", sagte EMPA-Forscher Karl-Heinz Ernst, der auch Professor an der Universität Zürich ist. "Es muss das kleinste elektrische Auto der Welt sein - und es besitzt sogar einen Allradantrieb." Die Herausforderung bei der Entwicklung dieses Autos ist, seine Tankkapazität zu verbessern. Weil dieses Auto 4x2 Nanometer misst und damit etwa 500 Millionen Mal kleiner als ein Volkswagen Golf ist, muss es nach jeder halben Umdrehung der Räder wieder mit Strom aufgetankt werden. Dies erfolgt durch die Spitze eines Rastertunnelmikroskops (STM). Sein molekulares Design schränkt auch die Drehfähigkeit der Räder ein. Sie können nur in eine Richtung drehen. "In anderen Worten, es gibt keinen Rückwärtsgang", so Professor Ernst. Die Wissenschaftler wiesen darauf hin, dass auf dem "Bauplan", der Antrieb der komplexen organischen Moleküle folgendermaßen funktioniert: es wird auf einer Kupferoberfläche sublimiert und eine STM-Spitze wird über diesem angebracht, wobei ein angemessener Abstand berücksichtigt wird. Anschließend wird eine Mittelspannung von nicht weniger als 500 Volt angewendet. Die Elektronen bewegen sich dann durch das Molekül und erzeugen reversible strukturelle Veränderungen in jeder der vier Motoreinheiten. Eine cis-trans-Isomerisierung entsteht an einer Doppelbindung. Beide Gruppen versuchen aneinander vorbeizukommen und in ihre ursprüngliche Position zurückzukehren. Wenn alle vier Räder gleichzeitig drehen, fährt das Auto vorwärts. Nach 10 STM-Simulationen fanden die Forscher heraus, dass das Molekül sich 6 Nanometer vorwärts bewegt hatte. "Die Abweichungen von der vorhergesagten Bahn ergeben sich aus der Tatsache, dass es überhaupt nicht einfach ist, alle vier motorische Einheiten gleichzeitig zu stimulieren", so Professor Ernst.Weitere Informationen finden Sie unter: EMPA: http://www.empa.ch/ Europäischer Forschungsrat: http://erc.europa.eu/
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