donderdag, 9. maart 2006 - 10:46

Mini-motor blijkt krachtpatser

Groningen

In een nieuwe publicatie in het wetenschappelijk vakblad Nature van 9 maart 2006, laat de Groningse chemicus prof. dr. Ben L. Feringa zien dat de door hem ontdekte nanomotor in staat is om objecten te bewegen die meer dan tienduizend maal groter zijn dan het motormolecuul zelf. “Een belangrijke doorbraak,� zegt hij. “Deze experimenten tonen voor het eerst aan dat de motor echt arbeid kan verrichten.� Dit heeft de Rijksuniversiteit van Groningen donderdag bekendgemaakt.

Feringa publiceerde in het wetenschappelijk tijdschrift Nature in 1999 een artikel waarin hij als eerste het werkingsprincipe van een door licht aangedreven rotatiemotor van nano-formaat beschrijft. Het ging om een molecuul waarvan een deel stilstaat en een ander deel onder invloed van ultraviolet-licht rond kan draaien als een propeller. Om de motor één volledige omwenteling te laten maken waren zeven jaar geleden echter nog vier afzonderlijke chemische stappen nodig.

Stappen vooruit
Inmiddels heeft de onderzoeksgroep onder leiding van Feringa bij de ontwikkeling van de motor op verschillende fronten flinke stappen vooruit gezet. Er is nu een nanomotor die op zichtbaar licht draait en vijftig omwentelingen per seconde haalt, een motor die in plaats van licht een chemische reactie als energiebron gebruikt en eentje die als een soort buitenboordmotor aan een goudbolletje vastzit. Al deze vorderingen werden gepubliceerd in toonaangevende bladen als Nature en Science.

Liquid crystal matrix
Voor de nieuwe publicatie werkte Feringa’s onderzoekgroep samen met de groep van prof.dr. Dick J. Broer van de Technische Universiteit Eindhoven en Philips Research Laboratories. In een LC-matrix (liquid cristal matrix) werden motormoleculen ingebracht. Al eerder was aangetoond dat de moleculaire motor in zo’n omgeving kleurveranderingen teweeg kan brengen. Het nieuwe onderzoek laat zien dat het ronddraaien van de motor ook deeltjes in de matrix in beweging kan brengen die meer dan tienduizend keer groter zijn dan het motormolecuul zelf.

Draaiend glasstaafje
De onderzoekers legden de experimenten met de LC-matrix vast op video. Dat levert beelden op van een lijnenpatroon dat enige gelijkenis vertoont met een vingerafdruk. Het verschil is dat dit patroon een golvende beweging maakt. En terwijl het dit doet, verandert het van kleur en scherpte. Een andere video laat een klein glasstaafje zien dat ronddraait binnen een dergelijk patroon. De afmetingen van dit staafje waren 5 x 28 micrometer (1 micrometer = 0,001 millimeter). Vanuit menselijk perspectief gezien is dat klein, maar in verhouding tot de afmetingen van een motormolecuul heeft dit staafje reusachtige dimensies.

Nano-ontwerpen
In de nanotechnologie opent de mogelijkheid om deze rotaties te veroorzaken nieuwe vooruitzichten. Het vormt een basis voor ontwerpen van nano-ventielen, -pompen en -mixers die via lichtimpulsen kunnen worden aangestuurd, verwachten de onderzoekers. Ook de bewegende lichtpatronen op het LC-oppervlak zouden tot praktische toepassing kunnen leiden.
Provincie:
Tag(s):