Onderzoekers van onderzoeksinstituut MESA+ van de Universiteit Twente hebben spiraallinten ontwikkeld van moleculen, die in staat zijn om licht om te zetten in complexe macroscopische beweging. Daarom, ze slaagden erin moleculaire beweging te versterken en te vertalen naar de macroscopische wereld. Het onderzoek, die werd geïnspireerd door beweging in planten, is gepubliceerd in het belangrijkste wetenschappelijke tijdschrift Natuurchemie .

In de afgelopen decennia is scheikundigen hebben verschillende moleculaire machines gebouwd, inclusief moleculair pincet en scharen, en zelfs moleculaire nanocars. Echter, de beweging van moleculaire machines is over het algemeen beperkt tot alleen de nanowereld. De beweging van deze systemen zodanig versterken dat ze de macroscopische wereld zouden beïnvloeden, blijft bijgevolg een grote hedendaagse uitdaging. Onderzoekers van onderzoeksinstituut MESA+ van de Universiteit Twente onder leiding van hoofdonderzoeker Nathalie Katsonis zijn deze uitdaging aangegaan. Ze ontwikkelden spiraalvormige linten met daarin moleculaire nanoschakelaars. Deze spiralen krullen, twist, samentrekken of uitzetten onder invloed van UV-licht, en kan worden gebruikt om werkzaamheden uit te voeren, bijvoorbeeld door het verschuiven van magneten.

Moleculaire nanoschakelaars

De spiralen bestaan ​​uit dunne stroken gesneden uit een film van vloeibaar kristal gedoteerd met moleculaire schakelaars van een paar nanometer lang (één nanometer is een miljoenste van een millimeter). Bij het bestralen van de spiraal met UV-licht, de binnenkant van de strip trekt samen, terwijl de buitenkant zich uitbreidt, waardoor de spiraal opkrult. Met het verstrijken van de tijd, of nadat de spiraal is blootgesteld aan normaal licht, het materiaal keert terug naar zijn oorspronkelijke vorm.

De onderzoekers kunnen de oorspronkelijke vorm van de stroken bepalen door de hoek te kiezen waaronder ze in de film worden gesneden - ze kunnen een rechtshandige spiraal krijgen, een linkshandige spiraal, of zelfs een combinatie van beide. Bijgevolg, het is ook mogelijk om de bewegingen van de spiralen voor te programmeren.

De wetenschappers lieten zich voor hun onderzoek inspireren door de natuur:de manier waarop de spiralen bewegen is vergelijkbaar met hoe plantenranken krullen om aan een steun vast te binden en uiteindelijk naar de zon reiken. Deze nieuwe nanogestructureerde materialen kunnen worden gebruikt om zachte robotica te ontwikkelen, of als actieve draadloze elementen in microfluïdische apparaten.