Projektbeschreibung
DNS-Origami-basierte Maschinen im Nanomaßstab
Die Herstellung künstlicher molekularer Bewegungsapparate im Nanomaßstab ist ein Lebenstraum der Molekulartechnik, die verschiedene Ansätze für die Entwicklung molekularer Konstrukte mit kontrollierter mechanischer Wirkungsweise oder künstlichen molekularen Maschinen im Nanomaßstab erforscht. Das EU-finanzierte Projekt EDRIVE zielt auf die Herstellung schneller, ferngesteuerter künstlicher molekularer Maschinen mit Funktionalitäten ab, die über den Stand der Technik hinausgehen. Das Projekt wird das Potenzial der DNS-Origami-Technik zur Schaffung komplexer, dreidimensionaler Nanostrukturen kombinieren, um die präzise Assemblierung funktionaler Objekte im Nanomaßstab und die elektromechanische Aktivierung zu steuern. Die EDRIVE-Ergebnisse stellen viele praktische Anwendungsmöglichkeiten von DNS-Origami-basierten Maschinen im Nanomaßstab und die Entwicklung innovativer Ansätze für die Herstellung von künstlichen molekularen Maschinen und Bewegungsapparaten in Aussicht.
Ziel
Inspired both by Nature and the success of macroscopic machines, molecular engineers have been exploring various approaches for the realization of nanoscale artificial molecular machines (AMMs), i.e. molecular constructs capable of controlled mechanical actuation. Despite the great promise of AMMs and the tremendous progress in the field, especially on the synthesis side, multiple conceptual and technical challenges, and open questions, e.g. related to AMMs fabrication, implementation of actuation and, most important, AMMs functionality, still remain. Here, I will combine i) the DNA origami technique with its ability to construct well-defined complex three-dimensional nanostructures, and guide the assembly of functional nanoscale objects with unprecedented precision; and ii) electromechanical actuation, to build fast, remotely controlled artificial molecular machines with functionalities far beyond the state of the art. First, I will fabricate AMMs that translate external stimuli into well-defined spatial reconfiguration of metal nanostructures. I will use such AMMs to build i) active plasmonic surfaces with fast remote modulation of optical responses, and ii) plasmonics probes with single-molecule detection sensitivity. Second, I will design AMMs that can exert forces on single molecules; such AMMs will be used to fabricate i) nanoscale robotic arms, i.e. devices that can pick-up, transport and release cargo (molecules and/or nanoparticles) in multiple cycles, and ii) molecular motors, i.e. devices capable of performing useful chemical or mechanical work and driving chemical systems out of their intrinsic equilibrium. Fabrication of artificial nanoscale molecular motors has been a long-standing dream of molecular engineers.
Results of this project will pave the way towards practical applications of DNA-origami-based machines and might lead to a paradigm shift in approaches to fabrication of artificial molecular machines and motors.
Wissenschaftliches Gebiet
Programm/Programme
- HORIZON.1.1 - European Research Council (ERC) Main Programme
Thema/Themen
Finanzierungsplan
HORIZON-AG - HORIZON Action Grant Budget-BasedGastgebende Einrichtung
02150 Espoo
Finnland