För att en motor ska driva maskiner, den lokala rörelsen måste översättas till den ordnade rörelsen för andra delar av systemet. Universitetet i Groningen organiska kemister ledda av professor Ben Feringa är de första som uppnår detta i en molekylär motor. De har tagit fram en lättdriven rotationsmotor där rotationsrörelsen är låst till den hos en sekundär naftalenrotor. Resultaten publiceras den 2 juni i tidskriften Vetenskap .

Naftalenrotorn är fäst vid motorn med en enda kol-kolbindning, vilket gör att den kan rotera fritt. Men utformningen av systemet har justerats för att kontrollera dess rörelse. På samma sätt som månen kretsar runt jorden men håller samma sida mot oss, naftalenrotorn håller samma relativa position till motorn samtidigt som den beskriver en cirkel runt den.

"Det krävdes lite knepig stereokemi för att bygga det här systemet. Jag tror att vi har arbetat fyra eller fem år på det", säger Feringa, som var en av mottagarna av 2016 års Nobelpris i kemi för sitt banbrytande arbete med molekylära motorer. "Men vi har nu tagit ett grundläggande steg i utvecklingen av molekylära maskiner:synkroniseringen av rörelse."

Balans

Under de fyra stegen tar det motorn att göra ett helt varv, naftalenrotorn begränsas i sin rörelse av resten av molekylen. Så är de två rörelserna kopplade. "Vi var tvungna att noggrant hitta en balans mellan att begränsa rotorns rörelse, samtidigt som den låter den ändra sin position." Teamet designade och byggde två versioner, där rotorn antingen pekade inåt eller utåt, och trycktes eller drogs av motorn.

Genom att låsa två rörliga delar, Feringagruppen har tagit ytterligare ett steg mot att bygga molekylära maskiner. "Inom biologi, du ser många av dessa system där molekyler är sammankopplade på ett kuggliknande sätt, som kan synkronisera eller förstärka rörelse. Så vitt jag vet, detta har aldrig gjorts i konstgjorda system som vårt eget."

Systemet som Feringagruppen beskriver i Vetenskap har ingen praktisk tillämpning. "Men vi har nu visat att det är möjligt att överföra rörelse", säger Feringa. "Som hur vi byggde vår första molekylära bil för sex år sedan för att visa att det är möjligt att använda den roterande rörelsen hos vår molekylära motor för att skapa riktningsrörelser på en yta."