Erster Schritt zu molekularen Maschinen Nanoauto aus nur einem Molekül - scinexx | Das Wissensmagazin
Anzeige
Anzeige

Erster Schritt zu molekularen Maschinen

Nanoauto aus nur einem Molekül

Nanoauto © Rice University

Auch in der Nanowelt kann jetzt gefahren werden: Wissenschaftler haben das erste, aus nur einem einzigen Molekül bestehende „Nanoauto“ gebaut. Nach Ansicht der Forscher könnte dies ein erster wichtiger Schritt hin zu der Entwicklung weiterer molekularer Maschinen sein.

Organische Molekülgruppen bilden die Karosserie des Nanoautos und bewegliche, frei rotierende Achsen. Die Räder bestehen aus Fullerenen, fussballähnlich geformten Hohlkugeln aus jeweils 60 Kohlenstoffatomen. Der gesamte Wagen misst gerade mal drei bis vier Nanometer und ist damit nur knapp breiter als ein DNA-Strang. Zum Vergleich: Ein menschliches Haar hat einen Durchmesser von rund 80.000 Nanometern.

Konstruktion nach dem „Bottom-Up“-Prinzip

„Die Synthese und das Testen von Nanoautos und anderen molekularen Maschinen gibt und entscheidende Einblicke in das Prinzip der ‚Bottom-Up’- Nanotechnologie“, erklärt James M. Tour, einer der beiden wissenschaftlichen Leiter des Projekts und Professor für Chemie, Materialforschung und Computerwissenschaften an der amerikanischen Rice Universität. „Wir wollen Objekte in molekularem Maßstab bewegen und in kontrollierter Form arbeiten lassen und diese Vehikel sind hervorragende Testobjekte dafür. Sie helfen uns, die Grundregeln zu lernen.“

Nahezu acht Jahre arbeiteten die Forscher daran, die Herstellungstechniken für ihr Nanovehikel zu perfektionieren. Einen Großteil dieser Zeit brauchten sie, um einen Weg zu finden, wie sich die Fullerenräder beweglich an die Karosserie und Achsen befestigen ließen ohne dass der gesamte Aufbau in sich zusammenfiel. Denn die Forscher setzten Palladium als „Kleber“ für die Verbindung von Chassis und Achsen ein, die Fullerene jedoch neigten dazu, genau diese Verbindung wieder zu unterbrechen. Doch am Ende waren sie erfolgreich: Ihr Nanoauto fuhr.

Erstes fahrtüchtiges Nanovehikel

Zwar haben auch andere Forschergruppen bereits autoähnlich aussehnende Nanoverbindungen konstruiert, keines von diesen jedoch funktionierte auch wie ein Fahrzeug. Das Rice-Nanoauto dagegen ist das erste, das tatsächlich auf seinen vier Rädern in eine senkrecht zu seinen Achsen stehende Richtung rollen an.

Anzeige

Um das zu überprüfen analysierte Computerforscher Kevin F. Kelly, Experte für Rastertunnelmikroskopie, mit seiner Forschergruppe die Bewegungen des neuen Nanoautos im Mikroskop. „Es ist ziemlich leicht, Nanoobjekte zu bauen, die auf einer Oberfläche herumgleiten”, erklärt Kelly. „Aber nachzuweisen, dass wir tatsächlich rollen – und nicht rutschen oder gleiten – war einer der schwierigsten Teile dieses Projekts.“

Um das zu erreichen maßen die Wissenschaftler die Bewegung des Vehikels auf einer Goldoberfläche. Bei Raumtemperatur halten starke elektrische Bindungen die Fullerenreifen am Gold fest, erhitzt man jedoch die Goldoberfläche auf 200 Grad, gibt das Gold sie frei und sie können rollen. Aufnahmen des Rastertunnelmikroskops, die die Forscher im Minutentakt machten, zeigten deutlich die jeweils veränderte Position von Auto und Rädern. Inzwischen haben die Nanokonstrukteure ihren Fahrzeugpark sogar noch erweitert und ein lichtgetriebenes Nanofahrzeug sowie einen Nanotruck entwickelt, der sogar Nutzlast aufnehmen kann.

(Rice University, 21.10.2005 – DLO)

Anzeige

In den Schlagzeilen

Diaschauen zum Thema

keine Diaschauen verknüpft

Dossiers zum Thema

News des Tages

Wassermoleküle

Wasser: Doch keine zwei Varianten?

Fördert Salz Allergien?

Neptun: Rätsel des "unmöglichen" Mondes gelöst

Wie gelangen Schwermetalle in Bier und Wein?

Bücher zum Thema

Nanotechnologie und Nanoprozesse - Einführung, Bewertung von Wolfgang Fahrner

Darwin im Reich der Maschinen - Die Evolution der globalen Intelligenz von George Dyson

Homo sapiens: Leben im 21. Jahrhundert - Was bleibt vom Menschen? von Ray Kurzweil

Projekt Zukunft - Die Megatrends in Wissenschaft und Technik von Hans-Jürgen Warnecke

Warum platzen Seifenblasen? - Physik für Neugierige von Hannelore Dittmar-Ilgen

Top-Clicks der Woche

Anzeige
Anzeige