120 - Groningse chemici ontwikkelen nieuwe moleculaire motor
Aangedreven door chemische energie
Datum: 7 oktober 2005
Over één ding zijn alle auteurs van standaarwerken over
nanotechnologie het eens: een van de meest uitdagende onderdelen nodig
voor het fabriceren van een moleculaire machine is een rotatiemotor.
In een artikel in Science vandaag, 7 oktober 2005, beschrijft de
Groningse chemicus prof.dr. Ben Feringa opnieuw het principe van een
moleculaire motor. Hij deed dat eerder in 1999 in Nature voor een
motor die werd aandreven door lichtenergie. De motor waarover hij nu
publiceert, gebruikt chemische reacties als krachtbron.
Feringa en zijn medewerkers tonen in het Science-artikel het principe
aan van een chemische motor die een omwenteling van 360 graden kan
maken. De volledige omwenteling is nieuw. Een molecuul dat eerder werd
ontwikkeld door Amerikaanse wetenschappers, kon slechts een draaiing
van 180 graden maken.
Uitdaging
'Over de moleculaire motor uit 1999 die op licht draait, kreeg ik vaak
de opmerking: in de natuur, in je lichaam, gaat het niet zo', zegt
Feringa. 'Dat klopt: er zijn een wonderbaarlijk groot aantal
biologische motortjes ontdekt, maar die gebruiken allemaal chemische
energie. Die uitdaging zijn we aangegaan.'
Werkingsprincipe
Een afbeelding in het Science-artikel laat zien dat een deel van het
molecuul dient als statische as, terwijl een ander deel als een
propeller ronddraait. Voor een volledige omwenteling zijn zes stappen
vereist. 'Het is dus zeker nog geen soepel rondsnorrend mechaniek, het
gaat er in dit stadium om dat we kunnen aantonen dat het mogelijk is,'
benadrukt Feringa. Het belangrijkste werkingsprincipe is wel aanwezig:
het molecuul kan slechts in één bepaalde richting ronddraaien. Als de
draairichting willekeurig is, kan geen effectief geheel ontstaan.
Noot voor de pers
Prof. Feringa verblijft op het moment in het buitenland. Voor meer
informatie kunt u contact opnemen met het secretariaat van de
vakgroep, mevr. H. Biemold, tel. (050) 363 4235. E-mail:
b.l.feringa@chem.rug.nl
Titel Science-publicatie: A Reversible, Unidirectional Molecular
Rotary Motor Driven bij Chemical Energy
Auteurs: Stephen P. Fletcher, Frédéric Dumur, Michael M. Pollard, Ben.
L. Feringa
Fig. 1. uit Science
Fig. 1. uit Science
Schematic illustration for the operation of unidirectional power
stroke motor
1. A rotor (yellow and blue) is driven, about an axis, in the
clockwise direction relative to the position of a stator (red). Four
stations A to D are involved. Directionally selective bond breaking
processes (step 1 and step 3) drivemovement between stations. These
steps alternate with directionally selective bond-making chemical
reactions (step 2 and step 4). The bondbreaking processes rely on
chiral nonracemic chemical fuel that discriminates between the two
dynamically equilibrating helical forms of A or C. The bond-making
processes between the rotor and the stator use the principle of
orthogonal chemical reactivity to achieve unidirectionality:Either the
yellow or the blue end of the rotor can be selectively bound to the
stator to form A or C.
Rijksuniversiteit Groningen