Molekular-Maschinen ins rechte Licht rücken
Ein aufregendes aktuelles Konzept umfasst Entwicklung und Aufbau von Molekülen mit beweglichen Teilen. Hierbei sind insbesondere Rotaxan-Moleküle von Interesse, die letztendlich zu geordneten Baugruppen kombiniert werden können, die als Maschinen auf Nanoebene physische Aufgaben ausführen können. Diese supramolekularen Systeme können ohne Nachahmung der Komplexität biologischer Strukturen durch externe Stimulation dazu angeregt werden, sich aneinander vorbei zu bewegen. Angeführt von Wissenschaftlern an der University of Edinburgh wurde bei Forschungsarbeiten im Rahmen des MECHSOL-Projektes eine neue Technik entwickelt, mit der makroskopische Objekte mithilfe von Rotaxan-Molekülen als Molekularmotoren bewegt werden können. Die grundlegende Idee dieser Molekular-Maschinen basiert auf Verschränkung der Rotaxan-Moleküle, die aus zwei oder mehr separaten Komponenten bestehen und nicht durch chemische sondern mechanische Bindung verbunden sind. Natürliche Molekularmotoren werden in der Regel durch chemische Energie angetrieben und haben einen hohen Wirkungsgrad. Der synthetische Molekularmotor der MECHSOL-Projektpartner wandelt die Energie von UV-Licht in gerichtete Brownsche Molekularbewegung für den Transport einer makroskopischen Last um. Die Bewegung eines Mikroliter-Tröpfchens Diiodomethan auf einer Oberfläche wurde durch Freigabe oder Verdecken von Fluoroalkan-Rückständen und somit Änderung der Oberflächenspannung erreicht. Flüssigkeitstransport mit ähnlichen lichtempfindlichen Oberflächen kann unter Umständen die Zufuhr von Analyten bei Lab-on-a-Chip-Anwendungen übernehmen. Weiterhin können in naher Zukunft unter Umständen chemische Reaktionen durch Vereinigung einzelner Tropfen bestimmter Reaktanten ohne Reaktionsgefäße ausgelöst werden.
