Der Realisierung von Nano-Maschinen sind ForscherInnen der Universität Graz wieder einen Schritt nähergekommen: Dem Team rund um Experimentalphysiker Leonhard Grill ist es in Zusammenarbeit mit KollegInnen der US-amerikanischen Rice University gelungen, einen extrem miniaturisierten Rotor zu entwickeln. „Wir haben es geschafft, ein Molekül mit einer Größe von nur einem Nanometer mit höchster Präzision auf einer Silberoberfläche rotieren zu lassen“, schildert Grill. Die spezielle Wechselwirkung der Moleküle mit der Oberfläche sorgt für eine exakt definierte Drehung in die gewünschte Richtung – und zwar nur in diese Richtung, im oder gegen den Uhrzeigersinn, im Gegensatz zur zufälligen Drehung in beide Richtungen, die von den Gesetzen der Thermodynamik vorgegeben wird. „Unsere Entwicklung ist damit wesentlich genauer und effizienter als alle bisherigen Rotoren aus Einzelmolekülen“, so der Forscher der Universität Graz.
Weiters konnten die WissenschafterInnen die Drehachse des Mini-Rotors durch einzelne Silberatome gezielt abschwächen, sodass sich das Molekül seitwärts bewegt. Dieses Verhalten wurde in Zusammenarbeit mit theoretischen ChemikerInnen der Universität Graz aufgeklärt. „Damit haben wir gezeigt, welche Bedeutung eine chemisch exakt definierte Achse für die Stabilität eines solchen miniaturisierten Rotors hat“, so Grill. Präzise arbeitende Rotoren sind voraussichtlich von zentraler Bedeutung für die Entwicklung zukünftiger Nano-Maschinen.
Die Arbeit entstand im Rahmen eines vom EU-Programm „Future Emerging Technologies“ finanzierten Projekts und wurde in der aktuellen Ausgabe der Fachzeitschrift „Nature Communications“ veröffentlicht.
Publikation:
G. J. Simpson, V. Garcia-Lopez, A. D. Boese, J. M. Tour, and L. Grill
„How to Control Single-Molecule Rotation“
Nature Communications, DOI: 10.1038/s41467-019-12605-8 (2019)
Details zu den Forschungen von Leonhard Grill: www.nanograz.com
