Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Nanomaschinen: Pirouetten im Sonnenlicht

30.09.2015

LMU-Forscher haben eine neue Klasse molekularer Motoren entwickelt, die Sonnenlicht als Treibstoff für äußerst schnelle Drehungen nutzen können. Damit stehen diesen Motoren viel breitere Anwendungsmöglichkeiten offen als bisher.

Im Labor designte Moleküle, die auf externe Reize gezielte Bewegungen ausführen, sind essentielle Bauteile für zukünftige Nanomaschinen: Als molekulare Motoren können sie zugeführte Energie nutzen und in mechanische Bewegungen umwandeln. Viel versprechende Kandidaten für derartige Motoren sind Moleküle, die unter Lichteinfluss ihre Struktur ändern.


Bild: Artenauta / fotolia.com

„Bisherige lichtgetriebene molekulare Motoren funktionieren aber nur mit sehr energiereichem UV-Licht, das die restlichen Maschinenbestandteile oder die Arbeitsumgebung schädigen kann. Das limitiert ihre Einsatzfähigkeit sehr“, sagt Dr. Henry Dube vom Department Chemie der LMU. Dube gelang nun ein entscheidender Fortschritt: Mit seinem Team entwickelte der Chemiker eine neue Klasse molekularer Motoren, die mit weniger energiereichem und daher unschädlichem sichtbaren Licht als Treibstoff auskommen. Über ihre Ergebnisse berichten die Wissenschaftler im Fachmagazin „Nature Communications“.

Basis des neu entwickelten molekularen Motors ist das Molekül Hemithioindigo. Hemithioindigo ist ein Photoschalter, der aus zwei unterschiedlichen Kohlenwasserstoff-Molekülen zusammengesetzt ist, die über eine chemische Doppelbindung miteinander verbunden sind. Unter Lichteinfluss verändert Hemithioindigo seine Struktur und rotiert dabei um die zentrale Doppelbindung.

Im Unterschied zu bisherigen molekularen Motoren reicht dem neuen Hemithioindigo-Motor energieärmeres sichtbares Licht für diese Rotation – die dabei noch äußerst schnell abläuft: Bei Raumtemperatur dreht sich das Molekül etwa 1000 Mal pro Sekunde – und zwar nur in eine Richtung, wie die Wissenschaftler zeigen konnten.

„Wie gut der Motor funktioniert, hat uns selbst überrascht, denn es ist bekannt, dass viele molekulare Motoren nicht vollständig in eine Richtung rotieren, sondern zu einem gewissen Anteil auch rückwärts laufen“, sagt Dube. „Dass es uns beim Design eines solchen komplexen Moleküls gelungen ist, auch die Bewegungsrichtung zu 100 Prozent zu kontrollieren, ist wirklich erstaunlich.“

Die Möglichkeit, sichtbares Licht als Energiequelle zu nutzen, eröffnet molekularen Motoren ein viel breiteres potenzielles Einsatzgebiet als bisher. „Es ist aber noch eine großer Schritt, molekulare Motoren in komplexere Nanomaschinen zu integrieren und so auch komplexere Funktionen als die hier gezeigte gerichtete Rotation anzutreiben“, sagt Dube.

„Das Fernziel ist die Miniaturisierung von künstlichen Maschinen auf die Größenordnung von Molekülen. Mithilfe solcher Nanomaschinen ließe sich eine einzigartige Präzision bei der Bearbeitung oder Veränderung von Materie erreichen, die für viele Forschungsgebiete ganz neue Möglichkeiten eröffnen würde.“
Nature Communications 2015

Publikation:
Sunlight Powered kHz Rotation of a Hemithioindigo Based Molecular Motor
Manuel Guentner, Monika Schildhauer, Stefan Thumser, Peter Mayer, David Stephenson, Peter J. Mayer, Henry Dube
Nature Communications 2015
http://www.nature.com/ncomms/2015/150928/ncomms9406/full/ncomms9406.html

Kontakt: Dr. Henry Dube
Department Chemie
Email: henry.dube@cup.uni-muenchen.de
Phone: +49 89 2180-77698
http://www.cup.lmu.de/oc/dube/

Weitere Informationen:

http://www.uni-muenchen.de/forschung/news/2015/dube_motor.html

Luise Dirscherl | idw - Informationsdienst Wissenschaft

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Forscherteam der Universität Bremen untersucht Korallenbleiche
24.04.2017 | Universität Bremen

nachricht Feinste organische Partikel in der Atmosphäre sind häufiger glasartig als flüssige Öltröpfchen
21.04.2017 | Max-Planck-Institut für Chemie

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Löschbare Tinte für den 3-D-Druck

Im 3-D-Druckverfahren durch Direktes Laserschreiben können Mikrometer-große Strukturen mit genau definierten Eigenschaften geschrieben werden. Forscher des Karlsruher Institus für Technologie (KIT) haben ein Verfahren entwickelt, durch das sich die 3-D-Tinte für die Drucker wieder ‚wegwischen‘ lässt. Die bis zu hundert Nanometer kleinen Strukturen lassen sich dadurch wiederholt auflösen und neu schreiben - ein Nanometer entspricht einem millionstel Millimeter. Die Entwicklung eröffnet der 3-D-Fertigungstechnik vielfältige neue Anwendungen, zum Beispiel in der Biologie oder Materialentwicklung.

Beim Direkten Laserschreiben erzeugt ein computergesteuerter, fokussierter Laserstrahl in einem Fotolack wie ein Stift die Struktur. „Eine Tinte zu entwickeln,...

Im Focus: Leichtbau serientauglich machen

Immer mehr Autobauer setzen auf Karosserieteile aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (CFK). Dennoch müssen Fertigungs- und Reparaturkosten weiter gesenkt werden, um CFK kostengünstig nutzbar zu machen. Das Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) hat daher zusammen mit der Volkswagen AG und fünf weiteren Partnern im Projekt HolQueSt 3D Laserprozesse zum automatisierten Besäumen, Bohren und Reparieren von dreidimensionalen Bauteilen entwickelt.

Automatisiert ablaufende Bearbeitungsprozesse sind die Grundlage, um CFK-Bauteile endgültig in die Serienproduktion zu bringen. Ausgerichtet an einem...

Im Focus: Making lightweight construction suitable for series production

More and more automobile companies are focusing on body parts made of carbon fiber reinforced plastics (CFRP). However, manufacturing and repair costs must be further reduced in order to make CFRP more economical in use. Together with the Volkswagen AG and five other partners in the project HolQueSt 3D, the Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) has developed laser processes for the automatic trimming, drilling and repair of three-dimensional components.

Automated manufacturing processes are the basis for ultimately establishing the series production of CFRP components. In the project HolQueSt 3D, the LZH has...

Im Focus: Wonder material? Novel nanotube structure strengthens thin films for flexible electronics

Reflecting the structure of composites found in nature and the ancient world, researchers at the University of Illinois at Urbana-Champaign have synthesized thin carbon nanotube (CNT) textiles that exhibit both high electrical conductivity and a level of toughness that is about fifty times higher than copper films, currently used in electronics.

"The structural robustness of thin metal films has significant importance for the reliable operation of smart skin and flexible electronics including...

Im Focus: Immunzellen helfen bei elektrischer Reizleitung im Herzen

Erstmals elektrische Kopplung von Muskelzellen und Makrophagen im Herzen nachgewiesen / Erkenntnisse könnten neue Therapieansätze bei Herzinfarkt und Herzrhythmus-Störungen ermöglichen / Publikation am 20. April 2017 in Cell

Makrophagen, auch Fresszellen genannt, sind Teil des Immunsystems und spielen eine wesentliche Rolle in der Abwehr von Krankheitserregern und bei der...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Forschungsexpedition „Meere und Ozeane“ mit dem Ausstellungsschiff MS Wissenschaft

24.04.2017 | Veranstaltungen

3. Bionik-Kongress Baden-Württemberg

24.04.2017 | Veranstaltungen

Smart-Data-Forschung auf dem Weg in die wirtschaftliche Praxis

21.04.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Phoenix Contact übernimmt Spezialisten für Netzleittechnik

24.04.2017 | Unternehmensmeldung

Phoenix Contact beteiligt sich an Berliner Start-up Unternehmen für Energiemanagement

24.04.2017 | Unternehmensmeldung

Phoenix Contact übernimmt Spezialisten für industrielle Kommunikationstechnik

24.04.2017 | Unternehmensmeldung