Molekül-Motoren mit Licht-Antrieb

  • 08. November 2016

Forscher steuern per Laser Nano-Maschinen auf Ober­flächen.

Ferngesteuerte Nano-Maschinen, angetrieben von einem Licht­strahl, reinigen Ober­flächen, bringen spezielle Pharma­zeutika im Körper an ihren Ziel­ort oder bauen elek­tro­nische Struk­turen aus einzelnen Atomen. Dieser Zukunfts­vision sind Forscher der Uni Graz einen großen Schritt näher­ge­kommen: Dem Team ist es gelungen, einzelne mole­kulare Maschinen durch Laser­licht gezielt auf einer Ober­fläche zu bewegen und während­dessen zu beob­achten.

Molekül-Maschinen

Abb.: Zwei Nano-Maschinen (weiß) auf einer acht mal acht Nano­meter großen Kupfer­ober­fläche (grau), auf­ge­nommen bei minus 267 Grad Celsius mit einem Raster­tunnel­mikro­skop. In Gelb die Mole­kül-Modelle der Maschinen. (Bild: L. Grill, U. Graz)

Leonhard Grill von der Uni Graz, James Tour von der Rice Univer­sity in Houston und ihre Mit­arbeiter haben éine zwei Million­stel Milli­meter große Maschine mit einge­bautem Molekül-Motor ent­wickelt. „Die große Heraus­for­derung war, die Mole­küle anzu­treiben und nach­zu­weisen, dass tat­säch­lich der interne Motor für die Bewe­gung ver­ant­wort­lich ist“, sagt Grill. Das haben die Forscher nun erst­mals ge­schafft. Als Antrieb dient Licht, was gleich mehrere Vor­teile bietet. „Damit können wir die Maschinen aus der Ferne akti­vieren und außer­dem extrem viele Mole­küle gleich­zeitig bewegen – in Zukunft mög­licher­weise zum geziel­ten Trans­port von Atomen oder Mole­külen“, so der Wisse­nschaftler.

In den Experimenten untersuchte das Team mit höchster Präzi­sion die Posi­tion einzelner Mole­küle auf einer Metall­ober­fläche vor und nach der Bestrah­lung mit Laser­licht. Die Mini-Maschinen legten in einer Stunde Distanzen von mehr als zwanzig Nano­metern zurück. Außer­dem konnten die Beson­der­heiten des Motors für eine selek­tive Steuerung genutzt werden. „Je nach­dem, welche Wellen­länge wir ein­setzten, konnten wir die Bewe­gung diri­gieren“, so Grill. Diese photo­chemische Empfind­lich­keit ist eine wesent­liche Grund­lage für weitere Ent­wick­lungen. „Man könnte in Zukunft viel­leicht verschie­dene Motoren in ein und der­selben Nano-Maschine gezielt an­steuern und damit voll­kommen neue Funk­tionen er­reichen.“ Das wäre für eine Viel­zahl an Anwen­dungen in der Nano­techno­logie und Medizin von Interesse.

KFU / RK

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