Kemiingenjörer vid Ludwig-Maximilians-Universität (LMU) i München, Tyskland, har utvecklat den första molekylära motorn som möjliggör en åtta-formad rörelse.

Molekylära motorer omvandlar externt tillförd energi till riktningsrörelser och är därmed en viktig grund för framtida tillämpningar inom nanoteknik. De första sådana motorerna utvecklades i slutet av 1990-talet, och sedan dess har ett växande antal olika system etablerats. En specialist inom detta område är LMU-kemisten Dr. Henry Dube, som nu har fått ett viktigt genombrott med sin doktorand Aaron Gerwien:Som rapporterats av forskarna i tidskriften Naturkommunikation , de har lyckats utveckla en molekylär motor som kan utföra en tidigare ouppnåeligt komplex rörelse på en åttaformad bana.

Alla molekylära motorer utvecklade av Dube är baserade på samma klass av molekyler, så kallade hemithioindigo färgämnen, som forskarna kemiskt modifierar. Rörelsen uppstår när motorerna roterar på olika sätt runt kemiska bindningar i molekylen. "Alla kända molekylära motorer hittills, dock, kunde bara röra sig linjärt eller rotera i cirklar, " säger Dube. Forskarna upptäckte den nya motorn när de satte in en så kallad julolidingrupp för att förbättra växlingsegenskaperna hos sina motorer. "Genom experiment, vi upptäckte då att de strukturella förändringarna leder till denna helt nya rörelse, ", säger Dube. "Antagligen för att julolidin är en mycket stark elektrondonator."

Sammanlagt, den åtta-formade rörelsen av den nya motorn fortskrider i fyra steg, alternerande mellan lättdrivna och termiskt drivna bondrotationer. I detta sammanhang, de termiska stegen inducerar en så kallad hula-twist rotation, vilket orsakar en strukturell förändring som förhindrar omvänd rörelse. En annan fördel med den nya motorn är att de ljusdrivna stegen kan induceras av grönt ljus, till exempel genom bestrålning med gröna lysdioder. Grönt ljus är mycket mindre energirikt än UV eller blått ljus, som används för att driva de flesta befintliga motorer. Grönt ljus har därför mindre skadlig inverkan på motorns miljö än ljus med högre energi, vilket kan, till exempel, bryta ner kemiska bindningar. Forskarna är övertygade om att deras nya motorsystem kommer att avsevärt utöka möjligheterna för molekylära maskiner och öppna upp helt nya tillämpningar för nanoteknik.