Rijksuniversiteit Groningen

Met moleculaire motor kan LCD-scherm sneller werken

Slim gebruik maken van de chiraliteit (spiegelbeeldstructuur) van moleculen is de rode draad in het proefschrift van Richard van Delden. Van Delden maakte deel uit van het onderzoeksteam dat in 1999 voor het eerst het principe aantoonde van een moleculaire motor die op licht werkt. Voor die tijd deed hij onderzoek aan moleculaire schakelaars. Schakelaar en motor past hij beide toe in vloeibare kristallen.

Het begrip chiraliteit heeft te maken met ruimtelijke structuur van moleculen. Sommige moleculen komen in twee spiegelbeeldvormen voor, vergelijkbaar met een linker- en rechterhand. Chiraliteit kan onder andere worden toegepast in moleculaire schakelaars die om te zetten zijn met licht, de zogenaamde chiroptische moleculaire schakelaars. Van Delden heeft dit systeem eerst verbeterd en daarna getest in een omgeving van vloeibare kristallen. Het bleek dat de chiraliteit van de moleculaire schakelaars wordt overgedragen aan de omgeving: niet-chirale vloeibare kristallen worden chiraal als er chiroptische schakelaars aan worden toegevoegd. Een belangrijk gevolg daarvan is dat de kleur van de vloeibare kristallen verandert, bijvoorbeeld van groen naar oranje. Hier ligt, aldus de onderzoeker, een basis voor toekomstige toepassingen. In de huidige LCD-schermen veranderen de pixels van licht naar donker als ze een stroomstootje krijgen, in combinatie met kleurenfilters leidt dit tot gekleurde pixels. Als hetzelfde effect bereikt kan worden met licht, kunnen de pixels van de schermen kleiner worden en zullen de schermen mogelijk sneller werken. Bovendien kan de kleur direct geïnduceerd worden en zijn er geen kleurenfilters meer nodig. Van Delden: "Een prettige bijkomstigheid van dit soort vloeibaar kristallijn materiaal is dat het door bestraling met licht van een andere golflengte gepolymeriseerd kan worden. De zachte, vloeibare toestand kan worden omgezet naar een harde, polymere toestand. Dat is een essentiële factor voor optische opslag systemen."

In een moleculaire schakelaar draait één helft van een molecuul ongeveer 100 graden ten opzichte van de andere helft. In 1999 kwam de groep waarin Van Delden werkt in het nieuws toen men er in slaagde de schakelaar in vier stappen 360 graden rond te laten draaien. Schakelen wordt dan roteren. Het systeem was controleerbaar (onder invloed van een doorlopende energietoevoer zal het molecuul continue blijven draaien) en draait in één richting. Conclusie: het molecuul kan als moleculaire motor fungeren. Ook deze motor werd door Van Delden in een vloeibaar kristal getest. Hij toonde twee dingen aan. Ten eerste: de motor draait dan nog steeds en kan dus in een praktische omgeving werken. Ten tweede bleek ook hier dat de kristallen met het draaien van de motor van kleur kunnen veranderen, in dit geval van violet naar rood. Van Delden: "In principe kan een kleuren LCD-scherm dus op licht werken. De basis is gelegd, nu kunnen technici uit de elektronica-industrie ermee aan de slag om het systeem verder te ontwikkelen. Maar ik geef toe; die zullen nog wel een heleboel werk moeten verrichten voor het systeem praktisch bruikbaar is. En natuurlijk zijn ook wij als organisch chemici nog steeds bezig met het verbeteren van dit prototype motor"

In zijn promotieonderzoek ontwikkelde Van Delden ook een verbeterd voorbeeld van een moleculaire motor die draait onder invloed van zichtbaar licht. Tot slot beschrijft in het laatste hoofdstuk van zijn proefschrift een kleurindicator voor de chiraliteit voor simpele moleculen op basis van vloeibare kristallen. Deze indicator is mogelijk toepasbaar in de farmaceutische industrie. /JS

Richard van Delden (Stadskanaal, 1974) studeerde scheikunde in Groningen. Hij verrichtte het promotieonderzoek bij de afdeling Organische en Moleculaire Anorganische Chemie van het Stratingh Instituut van de RUG. Na zijn promotieonderzoek is hij niet van werkkring veranderd.

Datum en tijd

vrijdag 26 april 2002, 16.00 uur

Promovendus

R.A. van Delden, tel. (050)363 42 79, fax (050)363 42 96, e-mail: delden@chem.rug.nl (werk)

Proefschrift

Controlling molecular chirality and motion

Promotor

prof.dr. B.L. Feringa

Faculteit

wiskunde en natuurwetenschappen

Plaats

Aula Academiegebouw, Broerstraat 5, Groningen

Promotie