Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Kristalline Verbeugung

20.05.2016

Makroskopische Selbstoszillation: Kristall beugt und streckt sich unter blauem Licht

Mikroroboter und Nanomaschinen sind keine reine Utopie mehr. Eine der größten Herausforderungen ist jedoch noch immer, die Bewegung einzelner Moleküle oder Molekülverbände in eine strukturierte makroskopische Bewegung zu übertragen, die sich so lange kontinuierlich wiederholt, wie das System mit Energie versorgt wird.


Makroskopische Selbstoszillation

(c) Wiley-VCH

Japanische Wissenschaftler stellen in der Zeitschrift Angewandte Chemie jetzt ein solches selbstoszillatorisches System vor: einen plättchenförmigen Kristall, der sich abwechselnd beugt und wieder streckt– im stetigen Wechsel, solange er in Wasser mit blauem Licht bestrahlt wird.

Bei den Plättchen, die das Team um Sadamu Takeda und Yoshiyuki Kageyama von der Hokkaido University (Sapporo) enwickelt hat, handelt es sich um Mischkristalle aus Ölsäure und einer Azobenzol-Verbindung in einem speziellen Mischungsverhältnis.

Entscheidend sind die zwei über eine Azobrücke verbundenen Phenylringe der Azobenzol-Verbindung. Sie können entweder trans oder cis angeordnet sein, d.h. auf entgegengesetzten Seiten einer gedachten Ebene entlang der Azo-Brücke liegen oder auf derselben Seite. Im flachen Kristall liegen 99,8 % der Moleküle als trans-Isomer vor.

Blaues Licht regt die Moleküle an, die Azo-Brücken „lockern“ sich und es kann bei einigen Molekülen zu einer Umordnung (Isomerisierung) in die cis-Konfiguration kommen. Dies verändert ihre Form, stört die Kristallstruktur und erzeugt eine Spannung. Ab einem bestimmten Prozentsatz an cis-Isomeren wird die Spannung so groß, dass sich die Morphologie ändert: Das Plättchen beugt sich.

Wird weiter bestrahlt, klappt das Plättchen irgendwann wieder in den flachen Zustand zurück. Weshalb? Auch cis-Isomere werden durch das blaue Licht angeregt und können ihre Struktur ändern – in die trans-Form. Warum dabei die Population der cis-Isomere wieder abnimmt, ist noch nicht abschließend geklärt. Entweder kann das Molekül in der cis-Form die Lichtenergie besser „einfangen“.

Oder die veränderte molekulare Anordnung in der neuen Kristallphase verändert die Lichtabsorption der Moleküle gegenüber dem „normalen“ Kristall. Unterschreitet der Anteil an cis-Isomeren wieder den Grenzwert, kann die ursprüngliche Kristallstruktur wieder eingenommen werden, das Plättchen klappt zurück in die gestreckte Geometrie. Dann startet der Zyklus von Neuem.

Während das Ausmaß der Krümmung von den Dimensionen des individuellen Kristalls abhängt, hat die Lichtstärke einen Einfluss auf die Klappgeschwindigkeit: Je stärker bestrahlt wird, desto schneller erfolgt der Formwechsel.

Diese Umwandlung von Lichtenergie in eine mechanische Bewegung könnte für das Design von Materialien interessant sein, die die Bewegung von Tieren, zellulären Bestandteilen oder dynamischen technischen Bauteilen nachahmen, etwa in Mikromaschinen.

Angewandte Chemie: Presseinfo 14/2016

Autor: Yoshiyuki Kageyama, Hokkaido University (Japan), http://www.sci.hokudai.ac.jp/~y.kageyama/public/

Link zum Originalbeitrag: http://dx.doi.org/10.1002/ange.201600218

Angewandte Chemie, Postfach 101161, 69451 Weinheim, Germany.

Weitere Informationen:

https://presse.angewandte.de

Dr. Renate Hoer | Gesellschaft Deutscher Chemiker e.V.

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Antibiotikaresistenzen im Fokus der Forschung
12.12.2018 | Deutsches Zentrum für Infektionsforschung

nachricht Tödliche Kombination: Medikamenten-Cocktail dreht Krebszellen den Saft ab
12.12.2018 | Universität Basel

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: Tödliche Kombination: Medikamenten-Cocktail dreht Krebszellen den Saft ab

Zusammen mit einem Blutdrucksenker hemmt ein häufig verwendetes Diabetes-Medikament gezielt das Krebswachstum – dies haben Forschende am Biozentrum der Universität Basel vor zwei Jahren entdeckt. In einer Folgestudie, die kürzlich in «Cell Reports» veröffentlicht wurde, berichten die Wissenschaftler nun, dass dieser Medikamenten-Cocktail die Energieversorgung von Krebszellen kappt und sie dadurch abtötet.

Das oft verschriebene Diabetes-Medikament Metformin senkt nicht nur den Blutzuckerspiegel, sondern hat auch eine krebshemmende Wirkung. Jedoch ist die gängige...

Im Focus: Lethal combination: Drug cocktail turns off the juice to cancer cells

A widely used diabetes medication combined with an antihypertensive drug specifically inhibits tumor growth – this was discovered by researchers from the University of Basel’s Biozentrum two years ago. In a follow-up study, recently published in “Cell Reports”, the scientists report that this drug cocktail induces cancer cell death by switching off their energy supply.

The widely used anti-diabetes drug metformin not only reduces blood sugar but also has an anti-cancer effect. However, the metformin dose commonly used in the...

Im Focus: New Foldable Drone Flies through Narrow Holes in Rescue Missions

A research team from the University of Zurich has developed a new drone that can retract its propeller arms in flight and make itself small to fit through narrow gaps and holes. This is particularly useful when searching for victims of natural disasters.

Inspecting a damaged building after an earthquake or during a fire is exactly the kind of job that human rescuers would like drones to do for them. A flying...

Im Focus: Neuartige Lasertechnik für chemische Sensoren in Mikrochip-Größe

Von „Frequenzkämmen“ spricht man bei speziellem Laserlicht, das sich optimal für chemische Sensoren eignet. Eine revolutionäre Technik der TU Wien erzeugt dieses Licht nun viel einfacher und robuster als bisher.

Ein gewöhnlicher Laser hat genau eine Farbe. Alle Photonen, die er abstrahlt, haben genau dieselbe Wellenlänge. Es gibt allerdings auch Laser, deren Licht...

Im Focus: Topological material switched off and on for the first time

Key advance for future topological transistors

Over the last decade, there has been much excitement about the discovery, recognised by the Nobel Prize in Physics only two years ago, that there are two types...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

ICTM Conference 2019 in Aachen: Digitalisierung als Zukunftstrend für den Turbomaschinenbau

12.12.2018 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - Januar und Februar 2019

11.12.2018 | Veranstaltungen

Eine Norm für die Reinheitsbestimmung aller Medizinprodukte

10.12.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Biofilme generieren ihre Nährstoffversorgung selbst

12.12.2018 | Interdisziplinäre Forschung

Tanz mit dem Feind

12.12.2018 | Physik Astronomie

Künstliches Perlmutt nach Mass

12.12.2018 | Materialwissenschaften

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics