Voor een motor om machines aan te drijven, de lokale beweging moet worden vertaald in de geordende beweging van andere delen van het systeem. RUG-organisch chemici onder leiding van professor Ben Feringa zijn de eersten die dit in een moleculaire motor hebben bereikt. Ze hebben een licht aangedreven rotatiemotor geproduceerd waarin de rotatiebeweging is vergrendeld met die van een secundaire naftaleenrotor. De resultaten worden op 2 juni gepubliceerd in het tijdschrift Wetenschap .

De naftaleenrotor is aan de motor bevestigd door een enkele koolstof-koolstofbinding, waardoor hij vrij kan draaien. Maar het ontwerp van het systeem is aangepast om de beweging te beheersen. Op dezelfde manier als de maan om de aarde draait, maar dezelfde kant naar ons toe houdt, de naftaleenrotor behoudt dezelfde relatieve positie ten opzichte van de motor terwijl hij er een cirkel omheen beschrijft.

"Het kostte wat lastige stereochemie om dit systeem te bouwen. Ik denk dat we er vier of vijf jaar aan hebben gewerkt", zegt Feringa, die een van de ontvangers was van de Nobelprijs voor Scheikunde 2016 voor zijn baanbrekende werk aan moleculaire motoren. "Maar we hebben nu een fundamentele stap gezet in de ontwikkeling van moleculaire machines:de synchronisatie van beweging."

Evenwicht

Tijdens de vier stappen heeft de motor één volledige omwenteling nodig, de naftaleenrotor wordt in zijn beweging beperkt door de rest van het molecuul. Zo zijn de twee bewegingen aan elkaar gekoppeld. "We moesten zorgvuldig een balans vinden tussen het beperken van de beweging van de rotor, terwijl het zijn positie kan veranderen." Het team ontwierp en bouwde twee versies, waarbij de rotor naar binnen of naar buiten wees, en werd geduwd of getrokken door de motor.

Door twee bewegende delen te vergrendelen, de Feringa-groep heeft weer een stap gezet in het bouwen van moleculaire machines. "In de biologie, je ziet veel van deze systemen waar moleculen op een tandwielachtige manier zijn verbonden, die beweging kan synchroniseren of versterken. Voor zover ik weet, dit is nog nooit gedaan in kunstmatige systemen zoals de onze."

Het systeem dat de Feringa-groep beschrijft in Wetenschap heeft geen praktische toepassing. "Maar we hebben nu aangetoond dat het mogelijk is om beweging door te geven", zegt Feringa. "Zoals hoe we zes jaar geleden onze eerste moleculaire auto bouwden om te laten zien dat het mogelijk is om de draaiende beweging van onze moleculaire motor te gebruiken om gerichte beweging op een oppervlak te creëren."