Vooruitgang op weg naar slimme nanomachines:LMU-chemici hebben de synthese van een moleculaire motor aangepast om de snelheid van zijn door licht aangedreven rotatie te verminderen, waardoor de onderzoekers het bewegingsmechanisme in volledig detail kunnen analyseren.

LMU-chemici onder leiding van Dr. Henry Dube hebben een nieuwe methode ontwikkeld om een ​​volgende generatie moleculaire motoren te synthetiseren. Met behulp van deze methode "waren we in staat om de snelheid van onze moleculaire motor voldoende te verminderen om ons in staat te stellen de door licht aangedreven rotatiebeweging in volledig detail te volgen, " zegt Dubbe, die een Emmy Noether Junior Research Group leidt in de afdeling Chemie van LMU. De nieuwe studie verschijnt in het tijdschrift Angewandte Chemie .

De nieuwe verbinding, net als zijn voorganger motormolecuul, die Dube en zijn collega's beschreven in een paper gepubliceerd in Natuurcommunicatie in 2015, bevat een koolstof-koolstof dubbele binding (C=C). Bij blootstelling aan licht, een deel van het molecuul roteert in één richting om deze dubbele binding. Bovendien, in tegenstelling tot de meeste andere synthetische motormoleculen, die worden aangedreven door UV-licht, De structuur van Dube kan in beweging worden gezet door zichtbaar licht – dat minder energetisch is dan UV. Om de rotatiesnelheid te vertragen, Dube en zijn team ontwikkelden een nieuwe synthese, die in vijf stappen de gewenste structuur oplevert. De nieuwe benadering maakt de opname van omvangrijke substituentgroepen in de uiteindelijke structuur mogelijk, die het pad naar de rotor vernauwen, waardoor de mobiliteit effectief wordt verminderd, wat leidt tot een lagere totale rotatiesnelheid. Door deze aanpassingen konden de onderzoekers alle vier de voorspelde tussenproducten observeren die opeenvolgend moeten worden doorlopen in elke rotatiecyclus, en stelden hen in staat te bevestigen dat de rotatiemodus van de motor inderdaad eenrichtingsverkeer is.

Het doel van Henry Dube's onderzoek is om de chemische componenten te ontwikkelen die nodig zijn voor de constructie van zogenaamde nanomachines - moleculaire assemblages waarvan de bewegingen en structurele toestanden kunnen worden gecontroleerd door externe stimuli. Hoe groter de mate van controle die wordt bereikt, hoe groter het scala aan mogelijke toepassingen. De mogelijkheid om de rotatiesnelheid van de hemithioindigo-motor te verminderen, opent nu mogelijke toepassingen in katalyse of bij de ontwikkeling van slimme materialen, die gericht kunnen worden gemanipuleerd.