Levande system har förmågan att producera kollektiva molekylära rörelser som har en effekt på makroskala, såsom en muskel som drar ihop sig via proteinmotorernas samordnade verkan. För att reproducera detta fenomen, ett team vid CNRS Institut Charles Sadron ledd av Nicolas Giuseppone, professor vid Université de Strasbourg, har gjort en polymergel som kan dra ihop sig genom inverkan av artificiella molekylära motorer. När den aktiveras av ljus, dessa nanoskala motorer vrider polymerkedjorna i gelén, som som ett resultat drar ihop sig med flera centimeter. En annan fördel är att det nya materialet kan lagra den absorberade ljusenergin. Denna tidning publiceras i Naturens nanoteknik daterad 19 januari 2015.

I biologi, molekylära motorer är mycket komplexa proteinsammansättningar som kan producera arbete genom att konsumera energi:de deltar i grundläggande biologiska funktioner som att kopiera DNA och proteinsyntes, och ligger bakom alla rörelseprocesser. Individuellt, dessa motorer fungerar endast över avstånd i området av en nanometer. Dock, när miljoner av dem går med kan de arbeta på ett helt koordinerat sätt, och deras verkan kan ha en effekt på makroskalan.

Kemister har i många decennier försökt producera denna typ av rörelse med hjälp av konstgjorda motorer. För att uppnå detta, forskarna vid Institut Charles Sadron ersatte en gels retikuleringspunkter, som tvärbinder polymerkedjorna till varandra, genom att rotera molekylära motorer uppbyggda av två delar som kan rotera i förhållande till varandra när de förses med energi. För första gången, de lyckades få motorerna att fungera på ett koordinerat och kontinuerligt sätt, ända upp till makroskalan:så snart motorerna aktiveras av ljus vrider de polymerkedjorna i gelén, vilket gör att den drar ihop sig.

Precis som i levande system, motorerna förbrukar energi för att producera kontinuerlig rörelse. Dock, denna ljusenergi försvinner inte helt:den omvandlas till mekanisk energi genom vridningen av polymerkedjorna, och lagras i gelén. Om materialet utsätts för ljus under lång tid, mängden energi som ingår i sammandragningen av polymerkedjorna blir mycket hög, och kan till och med utlösa en plötslig bristning av gelen. Forskarna vid Institut Charles Sadron försöker därför nu dra fördel av detta nya sätt att lagra ljusenergi, och återanvända den på ett kontrollerat sätt.